Contoh 1 Siklus otto ideal mempunyai rasio kompresi 8. Pada permulaan langkah kompresi udara pada 100 kPa dan 170C. Kalor ditransfer sebanyak 800 kJ/kg ke dalam sistem.

Tentukan: a). temperatur dan tekanan maksimum yang mungkin

terjadi

b). kerja netto

c). efisiensi termal

Asumsi : fluida kerja adalah udara dengan kalor jenis konstan.

Penyelesaian:

T1 = 290K qc = 800 kJ/kg

P1 = 100 kPa udara k = 1.4

rc = 8 = V1/V2 cp = 1.005 kJ/kgK

cv = 0.718 kJ/kgK

a). Temperatur dan tekanan maksimum terjadi pada posisi 3.

Langkah 1 – 2 isentropis

k

TT

VV −

=

11

2

1

2

1 KTVVT

k

25.666290.8. 4.01

1

2

12 ==

=

−

kk

TT

PP −

=

1

2

1

2

1 kPaPTTP

kk

97.183725.666

290.100.4.0

4.1

1

1

2

12 =

=

=

−−

( ) KcqTTTTcq

v

cvc 97.1780

718.080025.6662323 =+=+=⇒−=

Langkah 2 – 3 isokhorik

kPaxTTPP

TP

TP 53.4910

25.66697.178097.1937.

2

323

3

3

2

2 ===⇒=

Temp. max = 1780.97 K ; Tek. Max = 4910.53 kPa

b) Karena wnet = qc – qe, sedangkan qe = cv(T4 – T1) harus dicari harga T4.

Langkah 3 – 4 isentropis

KTVVT

VVT

kk

21.77597.1780.81..

4.0

3

1

1

23

1

4

34 =

=

=

=

−−

( ) kgkJTTcq ve /38.348)29021.775(718.014 =−=−=⇔

∴wnet = 800 – 348.38 = 451.62 kJ/kg

c) Efisiensi termal

%4.56564.0800

82.451⇒===

c

netth q

wη

atau

%4.56564.081111 4.01 ⇒=−=−= −k

cth r

η

Contoh 2 Siklus otto bekerja berdasarkan siklus udara standard dengan jumlah silinder 4, compression ratio 8.6 dan volume langkah piston total 1000 cc. Keadaan awal langkah kompresi 100 kPa, 180C. Jumlah energi yang disupplai tiap siklus 135 J.

Hitung: a). Efisiensi termal mesin

b). Tekanan dan temperatur akhir langkah supplai energi (P3, T3)

c). e.m.p mesin

Penyelesaian:

T1 = 180C=291K Qc = 135 J/cycle

P1 = 100 kPa jumlah silinder = 4

rc = 8.6 = V1/V2 total PD volume = 1000 cc

a. Untuk udara standard k = 1.4

( )%7.57

6.81111 4.01 =−=−= −k

cth r

η

Proses 1 – 2 kompresi isentropis

( ) K

VVTTVTVT

kkk

5.6886.8291 14.1

1

2

112

122

111

==

=⇒=

−

−

−−

cc r

VVVVr 1

22

1 =⇒=

PDrVVPDVV

c

+=⇒+= 1121

410

6.81111

3

11

−

=

−⇒=

− VPDV

rc

331 1028.0 mxV −=∴

Persamaan gas ideal PV=mRT m=PV/RT

Pada titik 1:

kgxmx

xxmRT

VPm

3

3

1

11

10334.0

291287.01028.0100

−

−

=

=⇒=

Supplai energi/cycle (proses 2-3):

( )( )( )( )

)4.979(5.1252

5.688./107165.010334.01350

3

333

23

CKTKTKkgJxkgxJ

TTmcQ vc

=

−=

−=−

Proses (2-3) berlangsung pada volume konstan:

=⇒=

2

323

3

3

2

2

TTPP

TP

TP

Sehingga:

( )kc

kkk rP

VVPPVPVP 1

2

1322211 =

=⇒=

Dari proses (1-2) isentropik:

( )

kPa

TTrPP k

c

3700 5.6885.1252)6.8)(100( 4.1

2

313

=

=

=

e.m.p mesin Supplai energi/siklus/silinder:

%7.57135

==

th

c JQη

Kerja/siklus:

silinderJxWi /9.77135577.0 ==

Volume langkah piston: PD = 10-3 m3

( )kPaPaxpme

mJJpmePDWpme i

6.311106.311..

/4

109.77....

3

33

==

=⇒= −

100 kPa

311.6 kPa