bab ii_no image

69
Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin BAB II LANDASAN TEORI 2.1 PNEUMATIK 2.1.1 Umum Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja yang disebut pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik banyak digunakan sebagai sistem otomatis. Dalam suatu rangkaian pneumatik, udara diluar dihisap kedalam kompresor dan mengalami kompresi, sehingga memiliki bentuk energi yang kemudian dirubah menjadi gerak piston. Berkaitan dengan ilmu pneumatik yang terus berkembang maka pada kesempatan kali ini kita mencoba untuk mempraktekkan bagaimana sebenarnya udara itu dimampatkan, dengan alat bantu apa sehingga semua gagasan mengenai pemanfaatan udara ini bisa diwujudkan. Kelebihan sistem pneumatik antara lain : - Fluida kerja yang mudah didapat untuk ditransfer. - Dapat disimpan dengan baik. 3

Upload: oliugramination

Post on 25-Jun-2015

342 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

BAB II

LANDASAN TEORI

21PNEUMATIK

211 Umum

Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau

angin Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam

bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja yang

disebut pneumatik Dalam penerapannya sistem pneumatik banyak

digunakan sebagai sistem otomatis

Dalam suatu rangkaian pneumatik udara diluar dihisap kedalam

kompresor dan mengalami kompresi sehingga memiliki bentuk energi

yang kemudian dirubah menjadi gerak piston

Berkaitan dengan ilmu pneumatik yang terus berkembang maka

pada kesempatan kali ini kita mencoba untuk mempraktekkan bagaimana

sebenarnya udara itu dimampatkan dengan alat bantu apa sehingga

semua gagasan mengenai pemanfaatan udara ini bisa diwujudkan

Kelebihan sistem pneumatik antara lain

- Fluida kerja yang mudah didapat untuk ditransfer

- Dapat disimpan dengan baik

- Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan

hidrolik

- Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat

diabaikan

- Aman terhadap kebakaran

Kekurangan sistem pneumatik antara lain

- Gangguan udara yang bising

- Gaya yang ditransfer terbatas

- Dapat terjadi pengembunan

3

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

212 Komponen Pendukung Sistem Pneumatik

1 Kompresor

Kompresor digunakan untuk menghisap udara atmosfer dan

memampatkannya kedalam tangki penampung atau receiver Kondisi

udara dalam atmosfer dipengaruhi oleh suhu dan tekanan sehingga

berlaku persamaan

Dimana

P

V

M

R1

T

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Volume yang dibutuhkan oleh gas (m3)

Massa molar

Konstanta gas spesifik (287 JkgK)

Temperatur absolute (degK)

Simbol

Gambar 211 Kompresor

2 Kompresor air filter

Kompresor air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang dipakai

pada sistem dengan jalan pemisahan partikel-partikel air dan debu dari

udara

Simbol

Gambar 212 Kompresor air filter

4

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

3 Katup 32 (32 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar untuk mengatur arah aliran fluida

Simbol

Model Push Button

Model Roller

Model Pedal

Gambar 213 Macam-macam Katup 32

4 Katup 52 (52 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari

fluida

Simbol

Gambar 214 Katup 52

5 Katup pengatur aliran searah (One Way Flow Control)

Berfungsi untuk mengatur debit aliran fluida sehingga dapat

mempengaruhi kecepatan silinder Dengan kata lain alirannya dapat

dibesarkan dan dikecilkan

5

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 215 One Way Flow Control

6 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila tekanan kedua

lubang sama cara kerjanya harus mempunyai masukan dari kedua

lubang dengan tekanan yang sama

Simbol

Gambar 216 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

7 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila ada tekanan

pada salah satu lubang saja

Simbol

Gambar 217 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

8 Time Delay Valve

Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder

Simbol

Gambar 218 Time Delay Valve

9 Tabung Gerak Tunggal (Single Acting Cylinder)

6

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali lagi secara otomatis

Simbol

Gambar 219 Single Acting Cylinder (SAC)

10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

akan bergerak maju tanpa bisa kembali secara otomatis karena silinder

ini merupakan silinder kerja ganda

Simbol

Gambar 2110 Double Acting Cylinder (DAC)

11 Preassure Relief Valve

Berfungsi sebagai saklar otomatis komponen ini bekerja apabila

tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 32

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini

Simbol

Gambar 2111 Pressure Relief Valve

12 Pressure Gauge

7

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 2: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

212 Komponen Pendukung Sistem Pneumatik

1 Kompresor

Kompresor digunakan untuk menghisap udara atmosfer dan

memampatkannya kedalam tangki penampung atau receiver Kondisi

udara dalam atmosfer dipengaruhi oleh suhu dan tekanan sehingga

berlaku persamaan

Dimana

P

V

M

R1

T

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Volume yang dibutuhkan oleh gas (m3)

Massa molar

Konstanta gas spesifik (287 JkgK)

Temperatur absolute (degK)

Simbol

Gambar 211 Kompresor

2 Kompresor air filter

Kompresor air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang dipakai

pada sistem dengan jalan pemisahan partikel-partikel air dan debu dari

udara

Simbol

Gambar 212 Kompresor air filter

4

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

3 Katup 32 (32 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar untuk mengatur arah aliran fluida

Simbol

Model Push Button

Model Roller

Model Pedal

Gambar 213 Macam-macam Katup 32

4 Katup 52 (52 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari

fluida

Simbol

Gambar 214 Katup 52

5 Katup pengatur aliran searah (One Way Flow Control)

Berfungsi untuk mengatur debit aliran fluida sehingga dapat

mempengaruhi kecepatan silinder Dengan kata lain alirannya dapat

dibesarkan dan dikecilkan

5

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 215 One Way Flow Control

6 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila tekanan kedua

lubang sama cara kerjanya harus mempunyai masukan dari kedua

lubang dengan tekanan yang sama

Simbol

Gambar 216 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

7 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila ada tekanan

pada salah satu lubang saja

Simbol

Gambar 217 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

8 Time Delay Valve

Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder

Simbol

Gambar 218 Time Delay Valve

9 Tabung Gerak Tunggal (Single Acting Cylinder)

6

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali lagi secara otomatis

Simbol

Gambar 219 Single Acting Cylinder (SAC)

10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

akan bergerak maju tanpa bisa kembali secara otomatis karena silinder

ini merupakan silinder kerja ganda

Simbol

Gambar 2110 Double Acting Cylinder (DAC)

11 Preassure Relief Valve

Berfungsi sebagai saklar otomatis komponen ini bekerja apabila

tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 32

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini

Simbol

Gambar 2111 Pressure Relief Valve

12 Pressure Gauge

7

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 3: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

3 Katup 32 (32 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar untuk mengatur arah aliran fluida

Simbol

Model Push Button

Model Roller

Model Pedal

Gambar 213 Macam-macam Katup 32

4 Katup 52 (52 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari

fluida

Simbol

Gambar 214 Katup 52

5 Katup pengatur aliran searah (One Way Flow Control)

Berfungsi untuk mengatur debit aliran fluida sehingga dapat

mempengaruhi kecepatan silinder Dengan kata lain alirannya dapat

dibesarkan dan dikecilkan

5

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 215 One Way Flow Control

6 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila tekanan kedua

lubang sama cara kerjanya harus mempunyai masukan dari kedua

lubang dengan tekanan yang sama

Simbol

Gambar 216 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

7 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila ada tekanan

pada salah satu lubang saja

Simbol

Gambar 217 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

8 Time Delay Valve

Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder

Simbol

Gambar 218 Time Delay Valve

9 Tabung Gerak Tunggal (Single Acting Cylinder)

6

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali lagi secara otomatis

Simbol

Gambar 219 Single Acting Cylinder (SAC)

10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

akan bergerak maju tanpa bisa kembali secara otomatis karena silinder

ini merupakan silinder kerja ganda

Simbol

Gambar 2110 Double Acting Cylinder (DAC)

11 Preassure Relief Valve

Berfungsi sebagai saklar otomatis komponen ini bekerja apabila

tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 32

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini

Simbol

Gambar 2111 Pressure Relief Valve

12 Pressure Gauge

7

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 4: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 215 One Way Flow Control

6 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila tekanan kedua

lubang sama cara kerjanya harus mempunyai masukan dari kedua

lubang dengan tekanan yang sama

Simbol

Gambar 216 Katup gerbang logika ldquoANDrdquo

7 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

Berfungsi sebagai switch yang akan bekerja apabila ada tekanan

pada salah satu lubang saja

Simbol

Gambar 217 Katup gerbang logika ldquoORrdquo

8 Time Delay Valve

Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder

Simbol

Gambar 218 Time Delay Valve

9 Tabung Gerak Tunggal (Single Acting Cylinder)

6

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali lagi secara otomatis

Simbol

Gambar 219 Single Acting Cylinder (SAC)

10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

akan bergerak maju tanpa bisa kembali secara otomatis karena silinder

ini merupakan silinder kerja ganda

Simbol

Gambar 2110 Double Acting Cylinder (DAC)

11 Preassure Relief Valve

Berfungsi sebagai saklar otomatis komponen ini bekerja apabila

tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 32

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini

Simbol

Gambar 2111 Pressure Relief Valve

12 Pressure Gauge

7

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 5: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali lagi secara otomatis

Simbol

Gambar 219 Single Acting Cylinder (SAC)

10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir Pada SAC ini silinder

akan bergerak maju tanpa bisa kembali secara otomatis karena silinder

ini merupakan silinder kerja ganda

Simbol

Gambar 2110 Double Acting Cylinder (DAC)

11 Preassure Relief Valve

Berfungsi sebagai saklar otomatis komponen ini bekerja apabila

tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 32

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini

Simbol

Gambar 2111 Pressure Relief Valve

12 Pressure Gauge

7

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 6: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada sistem

pengontrol Pneumatik

Simbol

Gambar 2112 Pressure Gauge

213 Studi Kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja apabila kita telah

memasang selang kompresor pada line 1 Apabila kita menekan

tombol (katup 32 push button) maka SAC (Single Acting Cylinder)

akan terdorong maju akibat adanya udara yang menekannya Udara

masuk melalui katup 32 pada saat dia ditekan maka katup terbuka

dan udara mengalir ke SAC Dan apabila tombol dilepas maka SAC

akan kembali kekeadaan semula dan udara sisa hasil kerja tadi

dibuang melalui line 3 pada katup 32

Rangkaian 2

Kerja rangkaian rangkaian ini bekerja jika tombol katup 32 A

model push button ditekan udara masuk dari kompresor ke katup 32

A melalui lubang 1 Kemudian katup 32 A pindah ruang dan udara

dipompa masuk ke lubang 2 kemudian dari lubang 2 udara bergerak

menuju katu 52 melalui lubang 14 kemudian katup 52 pindah ruang

udara mengalir ke lubang 4 menuju tabung silinder DAC sehingga

mendorong piston DAC maju ke depan Jika katup 32 B model push

button ditekan udara dari kompresor masuk melalui lubang 1

kemudian katup 32 B pindah ruang udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 52 melalui lubang 12 katup 52 pun pindah ruang

udara mengalir ke lubang 2 kemudian menuju tabung silinder DAC

sehingga menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula dan

8

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 7: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

udara dibuang dari tabung DAC menuju lubang 4 katup 52 dan

dibuang lewat lubang 3 dan lubang 5 katup 52

Rangkaian 3

Pada tekan tombol katup 32 model push button udara

dari kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup 32 pun pindah

ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32 menuju katup gerbang

logika ldquoANDrdquo melalui lubang 12 katup gerbang logika ldquoANDrdquo namun

Karena hanya diinput dari sisi kanan maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo

tidak bekerja Pada karena tombol katup 32 model roller sudah

dalam posisi tertekan oleh DAC maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari lubang 12 dan 14 dari katup

gerbang logika ldquoANDrdquo kemudian dari katup gerbang logika ldquoANDrdquo

udara dipompa menuju katup lubang 14 katup 52 katup 52 pindah

ruang udara dipompa ke katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo melalui

lubang 4 katup 52 Dari ldquoOne Way Flow Controlrdquo udara dipompa

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan maka

tombol roller pun terlepas dan roller pada katup 32 model roller pun

tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model push button maka udara

dipompa dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 katup 32

pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 32 menuju

ke SAC sehingga piston SAC bergerak maju ke depan Pada

karena piston SAC maju ke depan maka roller pada katup 32 model

roller pun terlepas dan katup 32 model roller pun tidak bekerja

Pada tekan katup 32 model pedal maka udara dipompa

dari kompresor masuk melalui lubang 1 katup 32 model pedal katup

pun pindah ruang melalui lubang 2 udara dipompa ke lubang 1 katup

32 model roller pada katup pun pindah ruang udara dipompa

melalui lubang 2 katup 32 model roller menuju lubang 12 katup 52

katup 52 pun pindah ruang udara dipompa melalui lubang 2 katup 52

9

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 8: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

menuju DAC pada dan menggerakkan piston DAC mundur ke

posisi awal Sisa fluida (udara) dari DAC dibuang melalui lubang B dari

katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 4

Bila katup 32 model push button ditekan secara bersamaan

pada kedua katup melalui lubang 1 udara dipompa dari kompresor

kemudian katu pindah ruang udara dipompa dari lubang 2 katup 32

model push button menuju lubang 12 dan 14 katup gerbang logika

ldquoANDrdquo karena mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya

maka katup gerbang logika ldquoANDrdquo pun bekerja Dari katup gerbang

logika ldquoANDrdquo udara kemudian ditekan menuju katup gerbang logika

ldquoORrdquo karena mendapat tekanan dari salah satu lubangnya maka

katup gerbang logika ldquoORrdquo pun bekerja Kemudian udara ditekan

menuju lubang 14 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan

menuju DAC dan menggerakkan piston DAC maju ke depan

kemudian menekan roller pada katup 32 model roller Ketika katup

32 model roller bekerja katup pindah ruang udara ditekan menuju

ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk jeda waktu tertentu

kemudian udara ditekan kembali menuju lubang 12 katup 52 katup

pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur kembali seperti

pada posisi semula secara otomatis secara beberapa saat Sisa

fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52 dan dibuang

melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Bila katup 32 model pedal ditekan melalui lubang 1 udara

dipompa dari kompresor kemudian katup pindah ruang udara

dipompa dari lubang 2 katup 32 model pedal menuju katup gerbang

logika ldquoORrdquo pada sisi kanan Ketika katup gerbang logika ldquoORrdquo

bekerja udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 katup pun

10

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 9: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

pindah ruang udara ditekan menuju DAC dan menggerakkan piston

DAC maju ke depan kemudian menekan roller pada katup 32 model

roller Ketika katup 32 model roller bekerja katup pindah ruang

udara ditekan menuju ldquoTime Delay Valverdquo dan udara ditahan untuk

jeda waktu tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju lubang

12 katup 52 katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur kembali seperti pada posisi semula secara otomatis secara

beberapa saat Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup

52 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

Rangkaian 5

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 14

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

4 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya dan ditekan melalui lubang B

menuju DAC untuk menggerakkan piston DAC maju ke depan

secara perlahan

Tekan tombol katup 32 model push button katup pun

pindah ruang udara dari kompresor dipompa melalui lubang 1

kemudian ditekan melalui lubang 2 katup 32 menuju lubang 12

katup 52 katup 52 pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang

2 katup 52 menuju lubang A katup ldquoOne Way Flow Controlrdquo

kemudian udara diatur debit alirannya menuju DAC untuk

menggerakkan piston DAC mundur ke posisi semula secara

perlahan Sisa fluida (udara) kemudian menuju lubang 4 katup 52

dan dibuang melalui lubang 3 dan 5 katup 52

11

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 10: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 6

Tabung DAC berada pada posisi awal mundur menekan

katup 32 model roller dengan demikian katup pindah ruang

udara ditekan menuju lubang 14 katup 52 sehingga katup 52

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 4 menuju DAC

sehingga posisi awal piston DAC berada pada posisi maju ke

depan

Tekan tombol katup 32 model push button udara dari

kompresor dipompa masuk melalui lubang 1 katup pun pindah ruang

udara di tekan melalui lubang 2 katup 32 menuju katup 52

melalui lubang 14 Kemudian katup 52 pindah ruang udara tekan

melalui lubang 4 menuju tabung DAC sehingga menggerakkan

piston DAC maju ke depan menekan tombol katup 32 model roller

kemudian katup 32 model roller pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju lubang 12 katup 52 Katup 52 pun pindah

ruang udara ditekan melalui lubang 2 katup 52 menuju tabung

DAC sehingga menggerakkan piston DAC mundur dan

menekan katup 32 model roller kemudian katup 32 model roller

pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2 menuju lubang 12 katup

52 Kemudian katup 52 pindah ruang udara ditekan melalui

lubang 2 menuju DAC sehingga menggerakkan piston DAC

mundur seperti semula dan piston DAC pun maju seperti pada posisi

awalnya ketika tombol pada katup 32 model push button dilepas

22 HIDROLIK

221 Umum

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible

12

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 11: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimampatkan untuk

menggerakan siinder sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compressible

Kelebihan sistem hidrolik antara lain

- Ketelitian penyetelan posisi

- Dapat menahan beban yang besar

- Dapat mentransfer energi yang besar

Kekurangan sistem hidrolik antara lain

- Reaksi yang dikerjakan lambat

- Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran

- Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1 Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

ketahanan terhadap aliran Kekentalan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut Pada standar internasional

koefisien kekentalan didefinisikan sebagai koefisien kekentalan kinematik

dan dilambangkan dengan () Sedangkan koefisien kekentalan mutlak

dari fluida dilambangkan dengan () kedua koefisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut

dalam m2s dalam kgm3 dan dalam Pa detik

2 Tekanan Hidrostatis

Yang dimaksud dengan tekanan hidostatis hidrolik adalah tekanan

yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh massa jenis cairan gravitasi dan jarak terhadap titik acuan

persamaannya adalah

13

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 12: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana

Ps= tekanan hidrostatis (Pa)

G = percepatan gravitasi (ms2)

= densitas cairan (kgm3)

h = tinggi cairan (m)

3 Tekanan terhadap permukaan

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang

tempat gaya itu bekerja Besar tekanan dirumuskan sebagai berikut

Dimana

P

F

A

=

=

=

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m2)

4 Debit aliran

Debit aliran didefinisikan sebagai volume air yang melewati pipa

dalam satuan waktu tertentu Debit aliran dirumuskan

Dimana

Q

A

V

=

=

=

Debit aliran (m3s)

Luas penampang (m2)

Kecepatan aliran (ms)

5 Jenis aliran fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut yaitu aliran laminer dan turbulen Pada aliran laminer

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan-lintasan lurus

sejajar dalam lapisan-lapisan Sedangkan dalam aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak ke segala arah

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

14

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 13: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada

Kecepatan aliran (ms)

Diameter pipa (m)

Viskositas kinematik (m2s)

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan

Aliran laminer Relt2300

Aliran turbulen Regt2300

Dengan

Re

V

v

d

=

=

=

=

Bilangan Reynolds

Kecepatan aliran (ms)

Viskositas kinematik (m2s)

Diameter pipa (m)

6 Penurunan tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa tekanan fluida yang dihasilkan

tidaklah selalu konstan Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan

tekanan ini adalah

Viskositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan

Dimana

P

D

ρ

=

=

=

Penurunan tekanan (Pa)

Diameter pipa (m)

Massa jenis (kgm3)

15

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 14: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

L

V

=

=

=

Konstanta tahanan (75Re)

Panjang pipa (m)

Kecepatan aliran (ms)

7 Rumus perhitungan sillinder

Dengan Beban

Gaya akibat beban (Fm)

Dimana

m

g

=

=

massa benda (kg)

percepatan gravitasi (ms2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

Dimana

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Tanpa Beban

Gaya tekan (Fp)

Dimana

Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana

Volume silinder (v)

Dimana L = panjang langkah (m)

Kapasitas aliran (Qs)

Kecepatan aliran (V)

16

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 15: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Kerja torak (W)

Daya torak (P)

222 Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1 Katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain

dan cara kerja katup Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi

terdiri atas

Katup tekanan (pressure relief valve)

Katup arah aliran (direction control valve)

Katup aliran searah (non return valve)

Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

a Katup tekanan (pressure valve)

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik katup ini akan membuka apabila tekanan dalam

tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan

yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T

Simbol

Gambar 221 Preassure Valve

b Katup 43 (direction control valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengarah laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 32 pada rangkaian

Pneumatik dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A

17

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 16: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan B sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang

digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank

Simbol

Gambar 222 Katup 43

c Katup aliran searah (non return valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada

satu arah saja jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali

atau disebut juga penyearah aliran fluida

Simbol

Gambar 223 Non Return Valve

d Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran

fluida dalam rangkaian

Simbol

Gambar 224 Flow Control Valve

2 Silinder hidrolik

18

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 17: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh

cairan menjadi energi gerakmekanik Jenis silinder hidrolik terbagi

menjadi dua yaitu

a Single Acting Cylinder (SAC)

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir SAC

bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya maka

SAC akan bergerak maju

Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka

silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara

otomatis

Simbol

Gambar 225 Single Acting Cylinder (SAC)

b Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya seperti SAC yaitu sebagai elemen

penggerak akhir hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali

seperti semula seperti SAC kecuali line in satunya lagi diberi

tekanan fluida karena DAC merupakan silinder kerja ganda jadi

bisa maju dan mundur Dan tidak kembali secara otomatis seperti

pada SAC

Simbol

Gambar 226 Double Acting Cylinder (DAC)

3 Motor hidrolik

19

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 18: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada motor hidrolik ini berfungsi untuk mengubah energi

tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanikputaran ukuran dari motor

ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm3) (V)

Simbol

Gambar 227 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan

Dimana

P

Q

M

N

V

=

=

=

=

=

Tekanan (Pa)

Debit aliran (Lmin)

Torsi (Nm)

Kecepatan putaran (rpm)

Perpindahan geometrik (cm3)

4 Pompa

Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan

agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi Berdasarkan prinsip

kerjanya pompa dibagi dalam

Positive displacement pump

Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack)

20

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 19: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 228 Horse Power Pack

Pada sistem hidrolik pompa yang digunakan adalah pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viskositas yang besar Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri salah

satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan

pompa (V) dirumuskan

Dimana

N

V

Q

=

=

=

Putaran pompa (rpm)

Volume yang dipindahkan (cm3rpm)

Debit aliran (cm3s)

223 Studi Kasus (contoh soal)

21

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 20: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Rangkaian 1

Gambar 229 Rangkaian 1

Rangkaian 2

Gambar 2210 Rangkaian 1

Pada rangkaian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui waktu

yang dibutuhkan untuk melakukan pemukaan katup pada waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan pembukaan katup pada One Way Flow

22

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 21: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Control dengan bukaan yang berbeda dan tekanan yang berbeda pula

yaitu 35 bar 40 bar 45 bar

Data percobaan

D

L

V

Qpump

10 mm

200 mm

612 mm2s

333000 mm3s

Lembar data percobaan

Tabel 21 Tabel data rangkaian 2 Hidrolik

Untuk tekanan 20 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 30 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Untuk tekanan 40 bar

No Bukaan katup Waktu (s)

1 I

2 II

3 III

Rumus dasar

23

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 22: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

1 Debit aliran (Q)

Dimana Q = kapasitas aliran (m3s)

v = volume (m3)

L = panjang langkah (m)

r = jari-jari (m)

2 Kecepatan aliran (V)

Dimana v = volume (m3)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

A = luas penampang (m2)

r = jari-jari (m)

3 Konstanta Reynolds (Re)

Dimana Re = Reynold number

v = kecepatan (ms)

4 Kerja pompa (W)

Dimana W = kerja pompa (J)

Qr = kapasitas aliran (m3s)

5 Efisiensi ()

Tabel 22 Tabel hasil perhitungan rangkaian 2 Hidrolik

24

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 23: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Katup t (s)Qr

(m3s)

Vkec

(ms)Re

W

(Watt) ()

I

II

III

Rangkaian 3

Gambar 2211 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 ini kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada saat diberi beban dan tidak diberi

beban serta dengan tekanan yang berbeda

Lembar data percoban

25

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 24: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Tabel 23 Tabel data pengamatan rangkaian 3 Hidrolik

No P (bar) Waktu tanpa beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Perhitungan

Spesifikasi komponen

1 Motor hidrolik

Daya (P)

Putaran

Momen puntir

650 Watt

1320 rpm

0002 N mm

2 Pompa hidrolik

Debit aliran

Tekanan pompa

22 Lmin

5-60 bar

3 Siliinder hidrolik

Diameter silinder

Diameter rod

Panjang langkah

6 mm

10 mm

200 mm

Rumus silinder dengan beban

26

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 25: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

a Gaya akibat beban (Fm)

Dimana Fm = gaya akibat beban (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi (ms2)

b Kerja piston akibat gaya (Wf)

Dimana Wf = Kerja piston akibat gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

c Daya kerja piston (Pp)

Dimana Pp = daya kerja piston (Js)

Wf = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus silinder tanpa beban

a Gaya tekan (Fp)

Dimana Fp = gaya tekan (N)

P = tekanan (Pa)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

b Tekanan akibat gaya tekan (pF)

Dimana pF = tekanan akibat gaya tekan (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0785 D2

c Volume silinder (v)

27

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 26: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Dimana V = volume silinder (m3)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

L = panjang langkah (m)

d Kapasitas aliran (Qs)

Dimana Qs = kapasitas aliran (m3s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (t)

e Kecepatan aliran (v)

Dimana v = kecepatan aliran (ms)

Qs = kapasitas aliran (m3s)

A1 = 0787 (D2 ndash Db2)

f Kerja torak (W)

Dimana W = kerja torak (J)

Fp = gaya tekan (N)

L = panjang langkah (m)

g Daya torak (P)

Dimana P = daya torak (Js) t = waktu (t)

W = kerja torak (J)

Tabel 24 Tabel hasil perhitungan rangkaian 3 Hidrolik

Dengan beban

No P (bar) T (s) Fm Wf Pp

1

28

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 27: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

2

Tanpa beban

No P (bar) T (s) Fp pF v Qs V W P

1

2

23 Pompa

231 Umum

Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida Setiap

pompa memiliki karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa

tersebut Berdasarkan prinsip kerjanya pompa terbagi atas dua jenis

1 Positive displacement pump

Pada pompa Positive displacement aliran fluida didasarkan

atas mekanisme penghisapan dan kempadesak Contoh pompa ini

adalah pompa ulir pompa roda gigi pompa torak dan lain-lain Pompa

jenis ini dapat digunakan untuk mengalirkan fluida dengan viskositas yang

relatif besar Salah satu jenis pompa ini yang banyak digunakan adalah

pompa roda gigi Karakteristik dari pompa roda gigi sangat dipengaruhi

oleh putaran dari motor yang digunakan

Dimana

Q

n

v

=

=

=

Debit aliran (cm3waktu)

Putaran pompa (rpm)

Volume yag dipindahkan (cm3)

2 Dynamic pump

29

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 28: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada pompa dinamik energi ditambahkan pada fluida dengan

cara melewatkan fluida pada sudu yang berputar cepat Contoh pompa ini

adalah pompa radialsentrifugal pompa aksial

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudu dari impeller Kecepatan yang keluar tersebut

merupakan kecepatan absolut dengan komponen kecepatan putar

(tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif)

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disudu pengarah atau pada rumah spiral pompa

Gambar 231 Segitiga kecepatan impeller

Daya pada fluida yang melalui impeller dirumuskan dengan euler

Turbo machine Equations

1)

2)

Dimana Pw adalah daya fluida g Q (H) yaitu Water Horse

PowerWHP sedangkan daya yang diberikan pada pompa diberikan

persamaan (I) BHP = nT pada kenyataannya WHP akan selalu lebih

kecil dibandingkan dengan BHP Sehingga efisiensi pompa merupakan

perbandingan WHP dan BHP

Persamaan tersebut menunjukan torsi daya dan head merupakan

fungsi dari kecepatan linier dari tepian rotor u1dan u2 dan kecepatan

tangensial absolut dari fluida Vt1 dan Vt2

30

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 29: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Sehingga

Disubstitusikan pada persamaan (2)

3)

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat

dihubungkan terhadap kecepatan radial Vn = Vt tan maka untuk tinggi

tekan teoritis debit dapat diperoleh dengan

B adalah kedalaman suduBlade pada inlet dan outlet

Keseimbangan Energi pada Pompa Sentrifugal

Pada gambar 2 terlihat bahwa

Penampang 1

4)

5)

Dari persamaan diatas didapat

6)

Jika penampang input dan discharge sama maka V1 = V2 dan

persamaannya menjadi

7)

232 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pompa

Wolley dan daya yang lebih besar dari pompa Wolley adapun spesifikasi

dari pompa tersebut adalah sebagai berikut

31

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 30: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi pompa DAP (pompa 1)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 232 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

233 Pompa Wolley dan Gambar Rangkaian

Pada pompa Wolley head dan Q lebih besar dari pada pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pada pompa DAP sehingga listrik yang

digunakan lebih irit

32

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 31: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Adapun spesifikasi dari pompa Wolley adalah sebagai berikut

Spesifikasi pompa Wolley (pompa 2)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Gambar rangkaian

Gambar 233 Rangkaian Pompa Wolley

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

234 Modul Pompa Sentrifugal Yang Dipasang Seri dan Pararel

Dengan Karakteristik Berbeda

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik berbeda yang akan dipasang

secara seri dan pararel Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu sistem membutuhkan nilai Head dan kapasitas yang tidak

33

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 32: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dapat dicapai oleh satu pompa saja adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagai berikut

Pompa 1 (DAP pump)

Head

Q

N

P

33 m

42 Lmin

2850 rpm

125 Watt

Pompa 2 (Wolley pump)

Head

Q

N

P

47 m

45 Lmin

2900 rpm

100 Watt

Telah kita ketahui bersama

Head total pompa (H)

H = P γ + v2 middot d 2g + h

Dimana P = tekanan statik (Pa)

v2 middot d 2g = head kecepatan keluar (m)

h = head statik total (m)

g = percepatan gravitasi (ms2)

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi

isap

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari pada sisi

isap

v2 diperoleh dari harga Head kerugian gesek (

Dmiddot2g)

karena kerugian gesek pada percobaan ini kita anggap kecil

maka persamaan Head total kita anggap menjadi

H = P γ + h

34

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 33: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

WHP (Water Horse Power)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

ρ = massa jenis (kgm3)

g = percepatan gravitasi (ms2)

Q = debit aliran (m3s)

H = head total (m)

BHP (Blade Horse Power)

Dimana BHP = Blade Horse Power (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Efisiensi pompa (p)

Dimana WHP = Water Horse Power (Watt)

BHP = Blade Horse Power (Watt)

2341 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaian

Pada hubungan seri setelah zat cair melalui sebuah pompa zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2 dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar head pompa 1 ditambah head pompa 2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil (pompa2)

35

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 34: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar rangkaian

Gambar 234 Rangkaian Pompa secara Seri

Keterangan = kran tertutup

= kran terbuka

2342 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaian

Pada hubungan pararel pada pompa beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair kedalam

saluran isap pompa yang lain umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja maka dipasang sebuah katupkran Dengan menutup kran 3

36

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 35: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

maka rangkaian ini akan terhubung secara pararel dan akan dihasilkan

debit aliran yang sangat besar namun head tidak bertambah

Gambar rangkaian

Gambar 235 Rangkaian Pompa secara Peralel

Keterangan ` = kran tertutup

= kran terbuka

235 Lembar Data Pengamatan

Tabel 25 Tabel data pengamatan Pompa

Karakteristik pompa pada putaran konstan

Pompa 1 (DAP pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

37

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 36: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pompa 2 (Wolley pump)

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan seri

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

Pompa 1+2 pemasangan pararel

Bukaan katup Head statis Tekanan Waktu

236 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA pump)

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head

teoritis dimana sudu pada impeller dianggap jumlahnya tak

berhingga dan tebal sudu adalah nol

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian-

kerugian antara lain adanya kerugian hidrolis akibat gesekan arus

steddy dari aliran fluida pada casing dan volume juga adanya shock

pada saat fluida meninggalkan pompa

38

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 37: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Spesifikasi alat uji

a Pompa

Pompa sentrifugal

Spec

Pipa input

Pipa discharge

Head pada 300 lm

Ebara pump

FS 4J 522

25 ldquo

2rdquo

14 m

b Motor listrik

Pembuat

Daya

Putaran

Tabung 3 phase 220-380 V

22 kW

600-1200 rpm

24 MOTOR BAKAR

241 Umum

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah

mesin kalor yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk

melakukan kerja mekanik Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal

ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu

a Mesin pembakaran luar (external combistion engine) yaitu

proses pembakaran yang terjadi diluar mesin energi thermal

39

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 38: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin

melalui dinding pemisah sebagai contohnya mesin uap turbin

uap dan lain-lain

b Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang

pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar Proses

pembakarannya berlangsung didalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida kerja contohnya motor diesel dan motor bensin

242 Beberapa Jenis Motor Bakar

1 Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik) Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung (batang penggerak) yang dihubungkan

dengan poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak

2 Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu jenis penggerak mula

yang mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik Energi

thermal tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara

Motor bensin itu sendiri adalah mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) yang dimana proses pembakarannya terjadi pada

ruang bakar Lain halnya dengan pembakaran luar yang mana proses

pembakarannya terjadi diluar mesin yang kemudian energi panas tersebut

dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah

40

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 39: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 251 Siklus Motor Bakar 4 langkah

243 Skema Motor Bakar

Gambar 252 Skema Motor Bakar 4 langkah

Siklus Udara Ideal

Proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisis menurut teori Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yeng ideal

Semakin ideal suatu keadaan maka semakin mudah untuk

dianalisis akan tetapi keadaan tersebut dapat menyimpang jauh dari

keadaan sebenarnya

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya misalnya mengenai

a Urutan proses

b Perbandingan kompresi

c Temperatur dan tekanan

d Penambahan kalor

41

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 40: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Pada keadaan sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut Hal tersebut antara lain

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal

Pada motor bakar torak tidak terdapat pemasukan kalor

seperti yang terjadi pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dan udara

Tidak ada pembakaran yang sempurna

Terjadi kerugian-kerugian gesek thermal dan kerugian energi

lain

Rumus Dasar

Pengolahan data

1 Torsi yang dihasilkan (output toque)

2 Daya yang dihasilkanBHP (Break Horse Power)

3 Fuel Consumtion (Brake Fuel Consumtion)

4 Spesifik Fuel Consumtion and Power

(liter kW H)

5 BMEP (Break Mean Effective Preassure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk

menggerakan piston selama langkah kerja (ekspansi)

6 Daya indikatorIHP (Indicator Horse Power)

42

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 41: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

7 Kerugian akibat gesekan pada komponenFHP (Friction Horse

Power)

BHP (x) BFC (y)

8 IMEP (Indicator Mean Effective Preassure)

9 mek (perbandingan daya keluar dan indikator)

10Daya gesek rata-rataFMEP (Friction Mean Effective

Preassure)

11Efisiensi thermal (th)

Tujuan pengolahan data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada

berbagai putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data (rpm vs BHP dan

rpm vs mek)

244 Lembar Data Percobaan

Tabel 26 Tabel data pengamatan Motor Bakar

rpm t (detik) Volume (mL)

5

5

43

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 42: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

5

Tabel 27 Tabel hasil perhitungan Motor Bakar

Rpm BHP BFC SFC IHP BMEP η

25 Refrigerator (AC)

251 Umum

Prinsip pengkondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan thermodinamika Berbagai konsep model dan

hukum thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari konsep

yang dikembangkan dari dunia fisika model khusus dan juga hukum yang

digunakan untuk memecahakan masalah dan sistem rancangan Massa

dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi titik tolak

perkembangan sains rekayasa (engineering science) Hukum pertama

dan kedua thermodinamika dan persamaan laju perpindahan kalor

merupakan contoh yang tepat untuk hal ini

Sifat thermodinamika bagian yang penting dalam

menganalisis dalam sistem thermal adalah penemuan sifat

thermodinamika yang bersangkutan Suatu sifat adalah karakteristik atau

ciri dari bahan yang dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya

tetapi keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan

hal yang dilakukan terhadap suatu sistem untuk merubah suatu sifatnya

Kerja dan kalor dapat diukur hanya pada pembatas sistem atau jumlah

energi yang dipindahkan tergantung pada terjadinya perubahan

Oleh karena itu thermodinamika berkisaran pada energi maka

seluruh sifat-sifat thermodinamika berkaitan dengan energi Dalam hal ini

sifat-sifat thermodinamika yang diutamakan adalah tekanan suhu rapat

44

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 43: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

massa volume spesifik kalor spesifik entalpi dan sifat cair uap dari suatu

keadaan Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermal dan

kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya Jadi suatu bahan yang suhunya lebih tinggi akan

memberikan kepada bahan yang suhunya lebih rendah Titik acuan bagi

skala Celcius adalah titik beku air (0degC) dan titik didih air (100degC)

Suhu absolut (T) adalah derajat diatas suhu nol absolut yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K) yaitu = tdegC + 273 Oleh karena itu

interval suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu

pada Celcius dinyatakan dengan Kelvin

Tekanan (P) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut

Tekanan absolut adalah ukuran diatas nol (tekanan yang sebenarnya

berada diatas nol) Tekanan pengukuran (gauge preassure) diukur diatas

tekanan atmosfir suatu tempat (nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir ditempat tersebut) Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newtonm2 disebut juga Pascal (Pa)

Tekanan atmosfir standar adalah 101325 Pa = 1013 Mpa

tekanan dapat diukur dengan instrument seperti ukuran tekanan

(preassure gauge) atau Manometer (yang diperlihatkan secara skematik)

Rapat massa dan volume spesifik rapat massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu-satuan volume sebaliknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu-satuan massa rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu dengan yang lainnya

Kalor spesifik kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah

energi yang diperlukan untuk menaikkan satu-satu massa bahan tersebut

sebesar 1degK Oleh karena itu besaran ini dipengaruhi oleh cara proses

berlangsung maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus

disebutkan Nilai pendekatan untuk nilai spesifik dari beberapa bahan

yang penting adalah sebagai berikut

45

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 44: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Entalpi perubahan entalpi (h) adalah jumlah kalor yang

dilepaskan atau diberikan persatuan massa melalui proses tekanan

konstan Sifat entalpi dapat juga dinyatakan laju perpindahan kalor untuk

proses yang padanya terjadi penguapan atau pengembunan misalnya

proses dalam ketel air atau koil pendinginan udara dimana uap air

mengembun

Entropi walaupun entropi memiliki arti teknis dan filosofi tapi

sifat ini hanya digunakan dalam hal khusus dan terbatas Entropi terdapat

pada banyak grafik dan tabel-tabel sifat bahan

Berikut adalah sifat entropi yaitu

1 Jika suatu gas uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan

dan tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung maka bahan itu akan tetap

2 Dalam proses yang akan disebutkan dalam butir perubahan

entalpi menyatakan jumlah kerja persatuan massa yang

diperlukan oleh poros penekanan atau yang dilepaskan oleh

proses ekspansi tersebut

Hukum gas ideal model idealisasi dari perilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan suhu dan volume spesifik suatu gas ideal

memenuhi

Dimana

P = Tekanan (Pa)

Cp

Cp

Cp

10 kJkgK

419 kJkgK

188 kJkgK

Udara kering

Air

Uap air

46

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 45: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

v

R

T

=

=

=

Volume spesifik (mkg)

Terapan gas = 287 JkgK untuk udara

= 426 JkgK untuk air

Suhu absolut (k)

Persamaan gas ideal berlaku pada udara kering dan uap air

dengan derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap

air serta refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh

Konservasi massa massa adalah suatu ldquokonseprdquo yang

mendasar karena itu tidak mudah untuk didefinisikan Definisi massa

sering dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton yaitu

Dimana

m

V

a

t

=

=

=

=

Massa (kg)

Kecepatan (mdet)

Percepatan (mdet2)

Waktu (det)

Pemanasan dan pendinginan pada kebanyakan proses

pemanasan dan pendinginan misalnya pada pemanas air pada ketel

perubahan beberapa bagian energi diabaikan Seringkali perubahan

energi kinetik sebesar V22 dan energi potensial dari titik yang satu ke titik

yang lain sebesar 981 z dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan

dengan besarnya perubahan entalpi kerja yang dilakukan atau

perpindahan kalor Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan

oleh pompa kompresor atau mesin maka W = 0 karena itu persamaan

energi disederhanakan menjadi

atau

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi

Proses adiabatik adiabatik berarti tidak ada kalor yang

dipindahkan jadi q = 0 Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatas

sistem diberi sekat penahan aliran kalor Tetapi walaupun sistem tidak

47

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 46: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

disekat asalkan laju energi total didalam sistem jauh lebih besar

dibandingkan dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke

lingkungan dalam bentuk kalor maka proses tersebut dapat dikatakan

dengan adiabatik

Kerja kompresi suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai

model proses adiabatik adalah pengkompresian suatu gas Perubahan

energi kinetik dan potensial serta laju perpindahan kalor (q) didapat

Artinya daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa dikalikan

dengan perubahan entalpi Kerja W berharga negatif untuk kompresor dan

positif untuk mesin

Kompresi isentropic merupakan bahan lain yang

tersediauntuk memperkirakan perubahan entalpi selama proses

berlangsung kompresi Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa

gesekan maka kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap

Perpindahan kalor analisis perpindahan kalor digali dari

hukum thermodinamika tentang konservasi massa energi hukum kedua

dan ketiga persamaan tentang konduksi radiasi dan konveksi Persamaan

ini dikembangkan dari pengalaman gejala fisika tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut Perpindahan kalor melalui suatu bahan

padat yeng disebut peristiwa konduksi menyangkut pertukaran energi

tingkat molekuler Sebaliknya radiasi adalah proses yang membawa

energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu permukaan ke

permukaan yang lain Radiasi dapat memindahkan energi menyebrangi

energi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara untuk

menghubungkan dua permukaan Perpindahan kalor konveksi tergantung

pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida terdekat

yang bergerak

Gambar rangkaian

48

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 47: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Gambar 241 Rangkaian Refrigerator (AC)

252 Bagian-Bagian Pada Refrigerator

A Kompresor

Kompresor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikkan tekanan dari refrigeran Menurut hukun fisika jika gas atau

uap dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik Ketika tekanan

49

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 48: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

dan temperatur naik refrigeran cepat mengalami kondensasi pada

kondensor

Simbol

Gambar 242 Kompresor

B Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondensasikan udara

menjadi mencairkan gas refrigeran yang telah dikompresikan bertekanan

tinggi bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor

Kondensor dibagi menjadi dua bagian yaitu Air Cooled Type dan Water

Cooled Type kapasitas 720 kcalh

Simbol

Gambar 243 Kondensor

C Liquid Receiver

Liquid receiver menyimpan refrigeran yang telah

dikondensasikan dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui

expantion valve (katup ekspansi)

Simbol

Gambar 244 Liquid Receiver

D Sight Glass

Dalam sight glass akan memberikan informasi keadaan dari

refrigeran (bercampur dengan air kualitas dari refrigeran dan lain-lain)

50

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 49: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

alat inin dipasang diantara pipa cairan refrigeran diantara kondensor dan

expantion valve

Simbol

Gambar 245 Sight Glass

E StrainerDrier

Alat ini memisahkan air yang bisa berada pada pipa freon

refrigeran Jika air masuk dalam sistem pipa bukan hanya akan

menghambat aliran refrigeran yang dikarenakan air ini akan membeku

tetapi juga akan menyebabkan terjadinya asam hidrochloric asam floride

hydrogen Ini akan menyebabkan akibat yang kurang baik sebagai contoh

karat pada komponen adhesive tembaga atau material elektrik isolator

Standar 14 inchi

Simbol

Gambar 246 Strainer (filter)

F Expantion Valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigeran

Alat ini memiliki thermostatis expantionvalve Digunakan untuk refrigeran

freon 12 (R12) Standar daerah temperatur yang dikontrol -40 - 10degC

Simbol

Gambar 247 Expantion Valve

GEvaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration system yang digunakan

untuk menguapkan refrigeran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigeran

dengan cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur

rendah tekanan rendah cairan refrigeran dengan udara

51

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 50: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Simbol

Gambar 248 Evaporator

H Dual

Alat ini digunakan untuk menghentikan kompresor pada saat

tekanan berlebihan dari tekanan normal operasi dan akan kembali

dihidupkan jika kembali normal Dan akan menghentikan kompresor untuk

mengurangi tekanan pada tekanan rendah untuk membuat pompa bekerja

pada tekanan rendah yang berhubungan dengan selenoid valve

Daerah tekanan dapat dikontrol

High Preassure 8-30 kgcm2

Low Preassure 05-2 kgcm2

Daerah tekanan diferensial 50 mmHg ndash 6 kgcm2

Simbol

Gambar 249 Dual

I Pressure Gauge

Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan

pada sistem daerah yang dapat dibaca

Daerah tekanan yang dapat dibaca

High Preassure 0-30 kgcm2

Low Preassure 0-15 kgcm2

Simbol

Gambar 2410 Preassure Gauge

J Thermostat

52

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53

Page 51: BAB II_No Image

Laporan Akhir Praktikum Fenomena Dasar dan Prestasi Mesin

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk

memelihara temperatur udara pada outlet evaporator dan temperatur

ruangan pada temperatur konstan Daerah udara dapat dikontrol 30-

50degCSimbol

Gambar 2411 Thermostat

K Temperatur

Alat ini akan menemukan volume keluar penukar dengan

mengukur temperatur dalam sistem

Simbol

Gambar 2412 Temperatur

253 Lembar Pengambilan Data Refrigerasi (AC)

Kelompok

Ketua Kelompok

Shift

Temperatur Control Limit degC

Temperatur inlet kondensor (TK1) degC

Temperatur outlet kondensor (TK2) degC

Temperatur kondensator (pengembunan) degC

Temperatur inlet evaporator (TE1) degC

Temperatur outlet evaporator (TE2) degC

Temperatur evaporator penguanpan degC

53