kke_praktikum_diesel.docx

1Laporan Akhir Praktikum Mesin Diesel

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas karuniaNya saya

dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Prestasi Mesin dengan percobaan Mesin Diesel

Di dalam laporan ini yang saya bahas antara lain adalah tujuan dari praktikum ini,

pengolahan data, pembuatan grafik, analisis hasil serta kesimpulan. Tentunya saya ingin

berterimakasih pada pihak-pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan laporan

ini:

Bapak Ir. Imansyah Ibnu Hakim M.Eng dan Bapak Prof. Ir Yulianto S Nugroho

M.Sc., Ph.D selaku dosen mata kuliah Konversi dan Konservasi Energi

Dani Ariyantoa sebagai asisten praktikum Mesin Diesel,

Teman-teman kelompok praktikum,

Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.

Saya selaku penulis laporan sadar betul bahwqa laporan ini masih jauh dari sempurna oleh

karena itu saya sangat mengharapkan adanya masukan berupa kritik dan saran membangun

untuk lapran ini. Semoga laporan ini dapat menjadi manfaat bagi kita semua dan mahasiswa

Teknik mesin pada umumnya.

Depok, 11 Mei 2013

Mohammad Azwar Amat

DAFTAR ISI


KATA PENGATAR...............................................................................................................(1)

DAFTAR ISI...........................................................................................................................(2)

BAB I......................................................................................................................................(3)

BAB II.....................................................................................................................................(4)

BAB III..................................................................................................................................(18)

BAB IV..................................................................................................................................(21)

BAB V...................................................................................................................................(28)

REFERENSI..........................................................................................................................(34)

LAMPIRAN..........................................................................................................................(34)

TUGAS TAMBAHAN..........................................................................................................(35)

BAB I


TUJUAN PENGUJIAN

Tujuan pengujian Motor Diesel adalah untuk mengetahui karakteristik dari motor diesel yang

diuji, kemudian hasilnya digambarkan dalam bentuk grafik karakteristik. Beberapa grafik

karakteristik yang dapat dipergunakan untuk menilai performance atau kemampuan suatu

motor diesel antara lain:

Karakteristik motor diesel pada berbagai kecepatan putaran (n)

Grafiknya : IHP, BHP, BMEP, Brake Torque, BSFC, danm effisiensi vs kecepatan

putaran.

BAB II


TEORI

II. 1 Teori Dasar

Satuan yang digunakan adalah Internasional System Units.

i. Dynamometer Reading

DESKRIPSI SIMBOL SATUAN

Torque T Nm

Balance reading F N

Torque arm length L mm

Time t s

Revolutions n rpm

Power output BHP kW

Dynamometer constant K1

ii. Fuel Consumption


Fuel gauge calibrated volume Vg L

Fuel consumption BFC L/h

Specific fuel consumption BSFC L/Kw-h

Density of fuel Xf Kg/L

Lower Calorifie Value Hf J/Kg

iii. Engine Dimensions


Cylinder diameter d mm

Piston stroke s mm

Number of cylinders N

Constant 2 – stroke K2 1

4 – stroke K2 2

Swept volume Vs l

Clearance volume Vc

Compression ratio r

iv. Engine Performance



Indikated power I Kw

Mechanical Losses M Kw

Brake mean effective pressure p KN/m2

Friction mean effective pressure m KN/m2

Mechanical efficiency ηmech

Air standard efficiency ηa

Thermal efficiency ηth

v. Air Consumption


Diameter of measuring orifice D mm

Volume of air box VB M3

Orifice coefficient K3

Temperature of air Ta K

Barometric pressure Pa KN/m2

Density of air ρa Kg/m3

Velocity across orifice U m/s

Gas constant ho CmH2O

Engine volumetric efficiency R J/kgoK

vi. Energy Balance


Heat of combustion of fuel H1 J/s

Enthalpy of exhaust gas H2 J/s

Enthalpy of inlet air H3 J/s

Heat to cooling water Q1 J/s

Other heat losses Q2 J/s

Exhaust temperature Te oC

Engine cooling water flow qw L/s

Cooling water inlet temperature T1 oC

Cooling water outlet temperatur T2 oC

II.2 Fisilitas Pengujian dan Analisa


Fasilitas pengujian merupakan factor utama yang mempengaruhi relevannya data-data

hasil pengujian dan analisa-analisa terhadap karakteristik pengujian yang didapat. Fasilitas-

fasilitas pengujian yang terpenting dalam pengujian motor bakar adalah sebagai berikut :

1. Measurement of output torque and power

2. Measurement of speed

3. Measurement of fuel consumption

4. Measurement of air mechanical losses in engine

5. Measurement of air consumption

6. Measurement of heat losses

7. Exhaust gas analisys

i. Measurement of Output torque and power

Untuk mengukur besarnya output-torque dari suatu motor dapat digunakan alat-alat

ukur seabagai berikut :

a) Electrical Dynamometer

Torque : TF , L1000

( Nm )

diamana :

F = Balance reading atau Balance reading added weight (N)

L = Torque arm length

Dari kedua persamaan diatas didapat :

BHPF . nKl

(Kw )

K 1=6.107

2 πL=Dynamometer Constant

b) Hydraulic Dynamometers


Khusus untuk Hydrolic dynamometer ini, balance reading dan added weight

dinyatakan langsung dalam satuan torque ( Nm )

Maka : BHP=T . nK1

( Kw )

Dari rumus diatas dapat dianalisa karakteristik motor pada berbagai kecepatan

putaran.

Grafiknya : BHP, Brake Torque Vs Kecepatan Putaran

ii. Pengukuran Kecapatan Putaran

Untuk menggambarkan karakteristik Torque-speed, diperlukan tachometer. Dalam

pengukuran karakteristik-karakteristik laiinya seperti power output dan fuel consumption

dipergunakan stopwatch. Pada Electrical Dynamometer biasanya dilengkapi dengan

counter yang dapat dipasang dan dilepaskan secara manual.

Cara mengukur speed dengan memasang counter untuk periode waktu tertentu guna

mencatat putaran dan waktu. Sedangkan pada hydraulic dynamometer biasanya sudah

dilengkapi dengan counter yang bekerja secara terus-menerus. Dalam hal ini harus

dipergunakan stopwatch untuk mencatat waktu antara saat mulai pengukuran dan akhir

pengukuran.

iii. Measurement of fuel Consumption

Pengukuran atas kebutuhkan bahan bakar yang dipergunakan dapat dilaksanakan dengan

Plint Fuel Gauge. Pada prinsipnya alat tersebut terdiri dari tabung yang didalamnya

dibatasi dengan sekat (spacer) dan antara setiap spacer yang berurutan mempunyai

volume : 50 – 100 – 200 cc. dengan stop-watch dapat diketahui waktu yang diperlukan

untuk pemakaian sejumlah bahan bakar tertentu.

Rumus :

A. Fuel Consumption


Dimana : Vg = Calibrated volume of fuel gauge (L)

t = time to consumen calibrated volume (sec)

B. Specific Fuel consumption and power

Untuk mengetahui thermal efficiency perlu diketahui besarnya specific fuel

consumption.

Kecepatan putaran moor dapat juga dihitung dengan mempergunakan “counter dan stop

watch” sebagai berikut :

n60. N

t (rpm)

Dimana : N = Jumlah putaran dalam waktu t

Performance suatu motor disebut sebagai brake mean effective atau bmep. Ini

menyatakan tekanan rata-rata yang diperlukan untuk menggerakkan piston selama langkah

kerja guna menghasilkan power output, bilamana tidak ada mechanical losses. Power output

dari motor dalam hubungannya dengan bmep :

BHPp . n .Vs

6.104 .K 2

(Kw )

Dimana : p = bmep (kN/m2)

Vs = swept volume of engine (L)

K2 = 1 for a 2-stoke engine

2 for a 4-sroke engine

Sedangkan swept volume


Dimana : d = diameter cylinder (mm)

s = piston stroke (mm)

N = jumlah silinder

Maka :

Electrical Dynamometers :

P6.104 . K 2. F

K 1 . V s

(kN /m2)

Hydraulic dynamometer :

P6.104 . K 2. T

K1 .V s

(kN /m2)

Brake thermal efficiency :

Dimana : Hl = Lower calorific value ( J/Kg )

ρf = Density of fuel at 200C ( Kg / l )

Dari rumus-rumus diatas dapat dianalisa karakteristik motor pada putaran konstan

dengan berbagai pembebanan.

Grafiknya : BSFC, BFC, Thermal efficiency Vs BMEP / BHP.


iv. Measurement of mechanical losses in engine

Penyebab kerugian mekanis dalam motor bakar :

Gesekan antara piston dengan dinding silinder, bantalan – bantalan dan bagian yang

bergesekan lainnya seperti : roda gigi, chamshaft dsb.

Keperluan daya untuk menggerakkan mekanisme katup, fuel pump, lubricating oil

pump, cooling water pump dan sebagainya.

Kerugian pemompa atau “pumping losses” kadangkala ikut terhitung dalam kerugian

mekanis, hal ini tergantung pada method pengukuran kerugian mekanis yang diperlukan.

Pimping losses. Pumping losses adalah kerugian daya yang dipergunakan untuk

penghisapan udara/mixture ke dalam silinder dan pendorong gas bekas keluar dari

silinder.

Beberapa pengukuran kerugian mekanis :

- Measurement of mechanical losses by motoring.

- Measurement of mechanical losses from indicator diagram.

- Measurement of mechanical losses by extrapolation of William line.

- Estimation of mechanical losses by means of morse test.

A. Measurement of Mechanical losses by Motoring

Prinsipnya adalah mengukur besar daya yang diperlukan untuk memutar engine tanpa

terjadi pembakaran didalam silinder. Metode ini hanya dapat dijalankan bila engine di

kopel dengan electric dynamometer yang sekaligus berfungsi sebagai penggeruk.

Caranya :

Menghidupkan mesin sampai engine steady

Memutuskan perapian atau stop bahan bakar sehingga tidak terjadi pembakaran

dalam silinder.

Mengukur daya yang diperlukan untuk memutar engine sampai ke putaran penuh,

pengukuran harus dilakukan sebelum engine menjadi dingin

Mempergunakan dead weigh pada dynamometer, karena torque yang diperlukan

untuk memutar engine mengakibatkan casing dari dynamometer akan bereaksi

dalam arah yang berlawanan dengan arah ketika dynamometer menyerap daya

dari engine.


Rumus :

Mechanical losses

M F . nK1

=T .nK1

(Kw)

Mechanical efficiency :

IMEP

6.104 . K2. In .V s

(kN /m2)

FMEP= IMEPηmek

( kN

m2)

Dari rumus-rumus tersebut di atas dapat dianalisa karakteristik engine pada berbagai

kecepatan putaran.

Grafiknya: IMEP, FMEP, BMEP, BHP vs putaran.

B. Measurement of mechanical losses from indicator diagram

Prinsipnya adalah pengukuran indicated power output langsung dari indicator diagram dan

pada saat yang bersamaan juga diadakan pengukuran terhadap brake power output

sehingga besarnya mechanical power dapat dihitung. Metode ini hanya berlaku bila

tersedia fasilitas untuk pengambilan indicator diagram secara teliti.

Diagram yang dihasilkan dengan mempergunakan “Oscilloscpoe” kurang sesuia untuk

tujuan ini sebaiknya dipergunakan “Maihak-Indicator”.

Caranya :

Hitung luas diagram yang dihasilkan oleh indicator diagram dengan menggunakan

planimeter, kemudian dibagi dengan panjang (absis) dari diagram. Kalikan dengan skala

tekanan (ordinat) dari diagram.

Hasilnya : IMEP=i


Sedangkan dari pengukuran Power Output dapat dihitung besarnya:

BMEP=p

Jadi :

ηmek=Pi

C. Measurement if mechanical losses by Extrapolation of Williams Line

Prinsipnya adalah pengukuran fuel consumption pada putaran konstan dengan berbagai

pembebanan, kemudian digambarkan dalam grafik fuel consumption vs BMEP.

Metode ini khusus dipergunakan untuk mengukur kerugian mekanis pada motor diesel,

dimana pengisapan udara tanpa Throttled.

Caranya :

- Dari grafik BFC vs BMEP diketahui bahwa garis consumption atau Williams Line

merupakan garis lurus dari nol sampai rated power output = 75%

- Apabila garis tersebut diteruskan / ekstrapolasi samapi fuel consumption = 0,

maka perpotongannya dengan sumbu BMEP merupakan mechanical power (n)

- Sedangkan BMEP dihitung pada maksimum power output (p)

Mechanical Efficiency


D. Estimation of Mechanical Losses by mean of Morese Test

Prinsipnya adalah menghitung indicated power output dari setiap silinder dengan terlebih

dahulu mengadakan pengukuran terhadap power output dari engine dimana pembakaran

dalam satu silinder dimatikan secar berturut-turut.

Metode ini hanya dapat dilaksanakan pada engine yang mempunyai silinder banyak

(misalnya 4 silinder) dan hasilnya merupakan suatu pendekatan belaka dan ketelitiannya

agak menyangsikan, karena dalam metode ini diterapkan dua anggapan/asumsi yang perlu

dipertanyakan kebenarannya sebagai berikut:

Pemutusan atau penghentian pembakaran pada setiap silinder tidak

mempengaruhi kesempurnaan pembakaran pada silinder-silinder lainnya.

Berkurangnya atau selisih power output engine pada salah satu silinder

dihentikan pembakarannya terhadap power output total engine adalah sama

dengan indicated power output dari silinder yang pembakarannya dihentikan.

Caranya :

Jalankan / hidupkan engine sampai berjalan normal pada maksimum power

output dan kemudian hentikan/matikan pembakaran pada salah satu silinder

dengan cara sebagai berikut:

Motor Diesel : buka sambungan pada pipa bahan bakar antara fuel pump

dengan injector. Selanjutnya ukur torque output engine pada putaran konstan.

Rumus:

- Indicated power output of individual cylinder

P−P1=I1

P−P2=I2

P−P3=I3

P−P4=I 4

Dimana : I1, I2, ….. = Indicated power output of individual cylinder

P1, P2, ….= Measured power output with combustion suppressed in each cylinder (1, 2, 3,

4).

- Indicated power output engine

I=I 1+ I 2+ I 3+ I 4=4 P−(P¿¿1+P2+P3+P4)¿

- Mechanical losses


M=I−P=3 P−(P¿¿1+P2+P3+P4)¿

- Mechanical efficiency

ηmec=PI= P

4 P−(P¿¿1+P2+P3+P4)¿

Rumus-rumus dasar di atas dapat juga diperhitungkan dalam bentuk persamaan dari :

BMEP( p , p2 , p3 , p4), pada putaran konstan sehingga didapat persamaan

sebagai berikut:

pP

=p1

P1

=p2

P2

=p3

P3

=p4

P4

v. Measurment of Air Consumption

Efficiency volumetric sangat mempengaruhi performance dari suatu motor bakar

karena power output yang dihasilkan tergantung sekali besarnya terhadap jumlah

udara/mixture yang dapat dihisap oleh piston dalam silinder. Pengukuran jumlah udara

yang dihisap dilaksanakan dengan Air Consumption Motor, TE40 dengan prinsip

mengukur pressure drey dari aliran udara yang melalui suatu orifice yang telah diketahui

diameter dan coeffisien of dichargenya dan kemudian menghitung. Pengukuran pressure

drey dilaksanakan dengan “inclined manometer”.

Rumus-rumus:

a. Hubungan antara beda tekanan dan kecepatan dari ekspansi bebas gas

p=ρa . U 2

2

Dimana: ρa= density of air, kg/m3

U = velocity, m/s

p = pressure difference, N/m3

Beda tekanan diukur dalam cm of water. 1 cm H2O = 98,1 N/m2.

p=ρa . U 2

2=98,1h0 di mana h0 = head across orifice, cm H2O

b. Density udara


103 pa

ρa

=R T a di mana pa = barometric pressure, kN/m2

Ta = air temperature, K

R = 287 J/kgK

Kombinasi persamaan a dan b :

U=237,3√ h0 .T a

103 pa

c. Volumetric rate of flow melalui orifice

V a=10−3 .π .D2

4.237,3 .√ h0 T a

103 pa

Dimana : Va = volumetric rate of flow, l/sec

D = orifice diameter, mm

K3 = coefficient of discharge of orifice

d. Massa rate of flow

ma=10−6 .π . D2

4. K3 .0,827 .√ h0 . pa .103

T a

Bila dipergunakan orifice dengan sisi tajam maka K3=0,6 dan rumus c dapat

disederhanakan sebagai berikut:

V a=0,003536 D2 √ h0 .T a

pa

l / sec

ma=0,00001232 D2 √ h0 . pa

T a

kg/sec

e. Volumetric Efficiency

ηvol=60. K2 . V a

n .V s

Dimana : K2 = constant, 1 untuk 2-stroke

2 untuk 4-stroke

Vs = swept volume, liters.


Dari rumus di atas dapat diketahui karakteristik engine pada berbagai

kecepatan putaran.

Grafik : 𝜂vol terhadap putaran.

vi. Measurement of Heat Losses

Persamaan umum kesetimbangan energy dalam motor bakar dapat ditunjukkan sebagai

berikut:

P=H 1−( H 2−H 3 )−Q1−Q2

Dimana: P = power output of engine

H1 = heat combustion of fuel

H2 = enthalpy of exhaust gas

H3 = enthalpy of inlet air

Q1 = heat to cooling water

Q2 = other heat losses.

Semua harga tersebut di atas dinyatakn dalam: watt (Joule/sec). Sedangkan masing-

masing harga pada ruas kanan persamaan di atas adalah:

a. H 1=HL . ρf .V

3600

Dimana : HL= lower calorific value of fuel, J/kg

ρf = density of fuel, kg/ltr

BFC = fuel consumption. l/h

b. H 3=ma .Cp . T a(Watt)

Dimana : ma = massa rate of flow air at engine inlet kg/sec

Cp = specific heat of air at constant pressure J/kg

Ta = temperature of air at inlet, 0°C.

c. H2=(ma+ρf .V

3600 ) .C p .T e

Dimana : Te = exhaust gas temperature, °C.

Perhitungan H2 dengan mempergunakan rumus di atas adalah merupakan pendekatan saja

dengan beberapa asumsi, bahwa specific heat dari asap yang mempunyai

massa sama dengan jumlah massa udara dan bahan bakar yang diisap ke

dalam silinder adalah sama specific heat dari udara masuk.


Metode ini dapat dilaksanakan dengan mempergunakan exhaust indicator and

thermocouple RE2-3. Untuk perhitungan yang lebih teliti dipergunakan

Exhaust Calorimeter TE 90, di mana gas buang didinginkan sampai

temperature tertentu dengan cara mengalirkan air ke dalam calorimeter.

d. Q1=4187 qw (T 2−T 1)

Dimana : qw = rate of flow engine cooling water l/sec

T2 = cooling water outlet temp. °C

T1 = cooling water inlet temp. °C

Dari perhitungan dengan rumus-rumus di atas akan dapat diketahui

karakteristik (heat balance) engine pada suatu putaran tertentu.

Grafik : heat balance vs BHP


BAB III

INSTALASI DAN SPESIFIKASI UNIT PENGUJIAN

III.1 SKEMA INSTALASI

ENGINE TEST BED 100 HP/75 Kw – TE. 18

KETERANGAN :

A. MOTOR DIESEL TE18

B. HYDRAULIC DYNAMOMETER DPX1

C. FUEL CONSUMTION GAUGE PE13

D. AIR CONSUMTION FLOW METER PE40

E. ENGINE COOLING WATER SISTEM TE95

F. TACHOMETER (DIGITAL) TTC105


III.2 SPESIFIKASI ALAT PERCOBAAN DAN PENGUKURAN

Equipment : Hydraulic dynamometer test bed 75 kW (100HP)

Serial number : 18/39780

Supplied to : Gilbert, Gilkos N. Gordon (Indonesia)

Engine

Type : 4D-56 MITSUBISHI DIESEL

Engine No. :

Bore : 91.1 mm

Stroke : 55 mm

Swept Volume : 2477 cc

Compression Ratio: 23 : 1:21

Max Speed : 4000 rpm

Max. Power : 85 kW (115HP) / 4000 rpm

Indicator Tapings : in number 4 cylinders

Diameter of exhaust pipe : 38 mm (1.5”)

Length of exhaust pipe : 1 meter

Torque : 240 Nm (24.5 Kg.m) / 2000 rpm

Dynamometer

Capacity : 75 kW/100 HP

Type : DPX 1

Max. Speed : 9000 rpm

Power Equation : (Newton x rpm)/9645,305 Watts

Centre Height : 381 mm

Fuel Gauge

Number : 1

Capacity : 50-100-200 cc

Water Flow meter

Capacity : 5 to 50 l/min


Air Box

Drum Size : 0.61 m diameter X 0.91 m long

Orifice Size : 56.00 mm

Coefficient of Discharge : 9.6

Additional Instruments

Oil Pressure Gauge : Rotetherm 0 to 700 kN/m2

Oil Temperature Gauge : Rotetherm 50 to 200 0C

Tachometer : Candolla instruments TTC 105

Revolution Counter : Serial No. 002

Cooling Water thermometer : -10 to 1100C

Exhaust Thermometer : not supplied

Exhaust Test Clock : yes

Literature

Foundation Plinth Engine Handbook : 20038

Heenan & Froude Instruct book no. : 506/4

Heenan & Froude Publication : 6032/3

Heenan & Froude Drawing no. : BX 10000020AA

: T.E. 10 T.E.20/A E. E. O


BAB IV

PENGOLAHAN DATA

IV.1 Data Pengujian Motor Diesel pada berbagai putaran (n)

Tabel Data Percobaan

No n Vg t T-in T-out Q ∆L Pa Ta Te Torsi(rpm

)(L) (sec

)(K) (K) (L/sec) (cm

H2O)(kPa) (K) (K) (Nm)

1 1200 0,025

77 334 336 0,583 0,95 1,00 309 310,7 0,35

2 1400 0,025

71 336 338 0,600 1,30 1,00 309 312,2 0,75

3 1600 0,025

60 338 340 0,600 1,90 1,00 309 314,2 1,00

4 1800 0,025

55 342 344 0,617 2,30 1,00 309 315,7 1,10

5 2000 0,025

49 340 342 0,625 2,90 1,00 309 316,7 1,50

IV.2 Mencari Harga BHP, BFC, BSFC, BMEP, Va, ma, ηth, dan ηvol

No n BHP BFC BSFC BMEP Va ma ηth ηvol

(rpm) (Kw) (L/sec) (L/Kw-h) (kN/m²) (L/sec) (kg/sec)

1 1200 0,044 1,169 26,57 1,776 190,190,00214

4 0,00375 7,678

2 1400 0,110 1,268 11,53 3,806 222,490,00250

9 0,00867 7,699

3 1600 0,168 1,500 8,928 5,087 268,980,00303

3 0,01120 8,144

4 1800 0,207 1,636 7,903 5,571 295,940,00333

7 0,01265 7,965

5 2000 0,314 1,837 5,850 7,606 332,310,00374

7 0,01709 8,049

Contoh Perhitungan

Untuk n =1200 rpm


BHP=2 π × n ×T60 ×1000

=2 π × 1200 ×0,3560 ×1000

=0,0 44 kW

BFC=3600 ×V g

t=3600 ×0,025

77=1,169 L/h

BSFC= BFCBHP

=1,1690,044

=26,57 ( L . hkW

)

BMEP=6 x104× K2× BHP

n× V s

=6 x 104 ×2 ×0,0441200 × 2,477

=1,776 kN /m2

V a=0,003536 × D2 ×√ h0× T a

Pa

=0,003536×(56,03)2 ×√ 0,95 × 3091,00

=190,193( ls)

ma=0,00001232× D2×√ h0 × Pa

Ta

=0,00001232 ×(56,03)2×√ 0,95 ×1,00309

=0.0021445 kg/ s

ηt h=3,6 ×106

BSFC × ρf × H L

= 3,6 ×106

26,57 ×0,85 ×(4,25× 107)=0,00375

ηvol=60 × K2× V a

n×V s

=60× 2 ×190,1931200× 2,477

=7,678

IV.3 Mencari Harga FHP, IHP, ηmek, IMEP, dan FMEP

Dengan metode Least square :

No BHP (x) BFC (y) X² Y² XY (kW) (l/s) 1 0,044 1,169 0,00194 1,36656 0,051432 0,110 1,268 0,01210 1,60782 0,139483 0,168 1,500 0,02822 2.25000 0,252004 0,207 1,636 0,04285 2.67650 0,338655 0,314 1,837 0,09860 3.37457 0,57682

b=n∑ xy−∑ y

n∑ x2−¿¿¿¿

a=∑ x2∑ y−∑ x∑ xy

n∑ x2−¿¿¿

Tabel hasil perhitungan :


No n FHP IHP ηmek IMEP FMEP (rpm) 1 1200 3,43 3,474 0,01266 120,7503 9537,942 1400 3,43 3,540 0,03107 122,4984 3942,663 1600 3,43 3,598 0,04669 108,9423 2333,314 1800 3,43 3,637 0,05691 97,8872 1720,045 2000 3,43 3,744 0,08387 90,6903 1081,32

Contoh Perhitungan :

Untuk n =1200 rpm

FHP=ba=1,89341

0,55202=3,43

IHP=BHP+FHP=0,044+3,43=3,474

ηmek=BHPIHP

=0,0443,474

=0,01266

IMEP=6× 104 × K 2× IHP

n ×V s

=6×104× 2× 3,4741200 ×2,477

=140,2503

FMEP= IMEPηmek

=120,75030,01266

=9537,94

IV.4 Mencari Harga ‘Haet Losses’ H1, H2, H3, Q1, dan Q2

Tabel hasil perhitungan :

No n H1 H2 H3 Q1 Q2

(rpm) 1 1200 11730,59 1035,10 77,32 4882,04 5846,772 1400 12724,03 1201,22 90,48 5024,40 6478,893 1600 15052,08 1448,78 109,37 5024,40 8520,274 1800 16416,80 1592,54 120,34 5166,76 9570,845 2000 18433,78 1788,21 135,12 5233,75 11232,94

Contoh Perhitungan :

Untuk n =1200 rpm

H 1=HL × ρf × BFC

3600=4,25 × 107× 0,85 ×1,169

3600=11730,59Watt ( J

s)

H 2=[ma+(ρf × BFC )

3600 ]× Cp ×T e=[0,002144+(0,85 ×1,169)

3600 ]× 1001,7 × 427=1035,10 Watt ( Js)

H 3=ma ×C p ×T a=0,002144 × 1001,7 ×309=77,32Watt ( Js)


Q1=4187 ×Q (T out−T ¿)=4187 × 0,583 (336−334 )=4882,04 Watt ( Js)

Q2=H 1− ( H 2−H 3 )−Q1−BHP=11730,59 – (1035,1−77,32 )−4882,04−44=5846,77 Watt ( Js)

IV.5 Grafik

BHP vs RPM

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

BHP vs RPM

BHP vs RPM

IHP vs RPM

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21003.3

3.353.4

3.453.5

3.553.6

3.653.7

3.753.8

IHP vs RPM

IHP vs RPM

BMEP vs RPM


1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100012345678

BMEP vs RPM

BMEP vs RPM

BSFC vs RPM

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21000

5

10

15

20

25

30

BSFC vs RPM

BSFC vs RPM

FHP vs RPM

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21000

0.51

1.52

2.53

3.54

FHP vs RPM

FHP vs RPM

Effisiensi Thermal vs RPM


1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

Effisiensi thermal vs RPM


Effisiensi Volumetrik vs RPM

1000 1200 1400 1600 1800 2000 22007.47.57.67.77.87.9

88.18.2



Effisiensi Mekanik vs RPM

1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09




Grafik H1, H2, H3, Q1, dan Q2 terhadap n

1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

H1H2H3Q1Q2


BAB V

ANALISA DAN KESIMPULAN

V.1 ANALISA

Analisis grafik dilakukan pada setiap grafik yang akan diamati dan kesalahan dalam

percobaan. Setelah analisa selesai, akan dibandingkan dengan litelatur yang ada.

V.1 Analisa grafik

i. Analisa Kurva BHP terhadap putaran mesin (RPM)

Pada kurva antara BHP dengan putaran mesin (RPM) menunjukkan bahwa nilai dari BHP

menunjukkan kenaikan, seiring dengan kenaikan nilai dari putaran mesin (RPM). Dengan

kata lain, BHP berbanding lurus dengan kenaikan putaran RPM, walaupun tidak begitu

linier.Kenaikan kurva BHP terhadap putaran mesin (n) seharusnya memiliki garis linier yang

halus, namun pada data yang kami dapatkan tidak berlaku seperti itu. Kemungkinan besar hal

ini dikarenakan nilai kenaikan putaran mesin yang tepat seperti di data tidak bisa kami

dapatkan pada percobaan. Misalnya, untuk putaran 1000 rpm, data pada alat percobaan tidak

menunjukkan angka 1000 tepat, melainkan lebih walaupun hanya sedikit.


1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

BHP vs RPM

BHP vs RPM

ii. Analisa Kurva FHP terhadap putaran mesin (RPM)

Pada kurva antara FHP dengan putaran mesin (RPM) menunjukkan bahwa nilai dari FHP

memiliki nilai yang konstan pada nilai RPM berapapun. Hal ini dikarenakan FHP = b/a sama

untuk tiap RPM yang berbeda, dengan demikian kurva FHP akan membentuk garis lurus.

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21000

0.51

1.52

2.53

3.54

FHP vs RPM

FHP vs RPM

iii. Analisa Kurva IHP terhadap putaran mesin (RPM)

Pada kurva antara IHP dengan putaran mesin (RPM) menunjukkan bahwa nilai dari IHP akan

mengalami kenaikan, seiring dengan kenaikan nilai dari RPM. Dengan kata lain, IHP

sebanding dengan RPM walaupun kenaikan hanya sedik demis sedikit .


1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21003.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

4

IHP vs RPM

IHP vs RPM

iv. Analisa Kurva BSFC terhadap putaran mesin (RPM)

Pada kurva antara BSFC dengan putaran mesin (RPM), menunjukkan nilai dari BSFC akan

menurun seiring dengan naiknya nilai dari RPM. Dengan kata lain, BSFC berbanding terbalik

dengan RPM. Penurunan kurva tersebut disebabkan karena nilai dari BSFC sendiri

berbanding terbalik dengan nilai dari BHP yang selalu mengalami kenaikan terhadap nilai

RPM.

1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

5

10

15

20

25

30

BSFC vs RPM

BSFC vs RPM

v. Analisa Kurva η mek terhadap RPM

Pada kurva antara η mek dengan RPM menunjukkan bahwa nilai dari η mek akan meningkat,

seiring dengan kenaikan nilai dari RPM (η mek sebanding dengan putaran mesin). Kenaikkan

kurva tersebut disebabkan karena nilai dari η mek sendiri bergantung dari nilai BHP dan IHP,

sementara kenaikan nilai dari BHP diimbangi dengan kenaikan nilai dari IHP.


1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09



vi. Analisa Kurva η th terhadap RPM

Pada kurva antara η th dengan RPM menunjukkan bahwa nilai dari η th akan meningkat,

seiring dengan kenaikan nilai dari RPM (η th sebanding dengan n) walaupun kenaikannya

tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan karena nilai dari η th berbanding terbalik dengan

nilai dari BSFC yang mengalami penurunan kurva, artinya bahwa ratio dari heat sebanding

dengan nilai dari brake.

1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

0.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

0.0450.05



vii. Analisa Kurva η vol terhadap RPM

Pada kurva antara η vol dengan n terlihat bahwa nilai dari η vol tidak stabil dan cenderung naik,

seiring dengan naiknya putaran mesin. Hal ini disebabkan karena hubungan η vol dengan

RPM adalah berbanding terbalik dan berbading lrus akar dengan delta L (ΔL) sesuai pada

persamaan yang sudah diberikan sebelumnya.


1000 1200 1400 1600 1800 2000 22007.47.57.67.77.87.9

88.18.2



viii. Analisa Kurva BMEP terhadap putaran mesin (RPM)

Pada kurva antara BMEP dengan RPM menunjukkan bahwa nilai dari BMEP akan

meningkat, seiring dengan kenaikan nilai dari RPM. Dengan kata lain, BMEP sebanding

dengan RPM. Kenaikan tersebut disebabkan nilai dari BMEP sebanding dengan nilai dari

BHP dan berbanding terbalik dengan nilai dari RPM. Sementara kondisi nilai dari BHP

sendiri memiliki nilai perbandingan RPM, hal ini membuat RPM secara nyata tidak

memberikan pengaruh langsung terhadap kenaikan BMEP, tetapi kenaikan RPM memberikan

pengaruh pada kenaikan Torsi, dan kenaikan Torsi sebanding dengan peningakatan BMEP.

Itulah yang menyebabkan nilai dari BMEP tetap naik, walaupun RPM secara korelasi tidak

memberikan dapak apapun.

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100012345678

BMEP vs RPM

BMEP vs RPM

ix. Analisa Kurva H1 terhadap RPM

Pada kurva antara H1 dengan RPM menujukkan bahwa nilai dari H1 akan mengalami

kenaikan, seiring dengan naiknya nilai dari RPM. Hal ini disebabkan karena pada saat engine

berada pada nilai RPM tinggi maka bahan bakar yang dikonsumsi oleh mesin akan semakin


besar. Sebagaimana diketahui bahwa hubungan antara nilai H1 (Heat of Combustion of Fuel)

sebanding dengan nilai dari BFC ( Fuel Consumption ).

x. Analisa Kurva H2 terhadap RPM

Pada kurva antara H2 dengan RPM terlihat bahwa nilai dari H2 mengalami kenaikan seiring

dengan naiknya nilai RPM. Hal ini secara langsung karena nilai dari mass rate of flow air at

engine inlet dan BFC menigkat.

xi. Analisa Kurva H3 terhadap RPM

Pada kurva hubungan antara H3 dengan RPM terlihat bahwa nilai dari H3 mengalami

kenaikan seiring dengan naiknya nilai RPM, karean kenaikan RPM menyebabkan terjadi

penigkatan mass rate of flow air at engine inlet.

xii. Analisa Kurva Q1 terhadap n

Pada kurva hubungan antara Q1 dengan n terlihat bahwa nilai dari Q1 menigkat seiring dengan

naiknya nilai RPM, indaksinya dikarenakan mass rate of flow air at engine inlet menigkat

saat kecepetan RPM ditingkatkan, dengan perubahan suhu air yang hampir selalu konstan

pada inlet dan outlet, rata-rata selisih suhu inlet dan outlet berkisar di 2 derajat celcius.

xiii. Analisa Kurva Q2 terhadap RPM

Pada kurva hubungan antara Q2 dengan RPM terlihat bahwa nilai dari Q2 naik seiring dengan

naiknya nilai RPM. Kenaikan tersebut disebabkan H1 yang terus menigkat sebanding dengan

RPM dan kenaikan untuk H2, Q1 dan BHP tidak terlalu signifikan.


1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

H1H2H3Q1Q2

V.2. KESIMPULAN

Dari praktikum dan pengolahan data yang dilakukan, dapat di tarik kesimpulan berikut

ini.

a. Nilai BHP menunjukkan kenaikan, seiring dengan kenaikan nilai dari putaran

mesin (RPM). BHP berbanding lurus dengan kenaikan putaran, walaupun tidak

linier, tapi masih mungkin untuk di linierisasi.

b. Nilai FHP memiliki nilai yang konstan pada nilai putaran berapapun, karena nilai

FHP = b/a sama untuk tiap putaran yang berbeda, dengan demikian kurva FHP

akan membentuk garis lurus.

c. Nilai IHP akan mengalami kenaikan, seiring dengan kenaikan nilai dari putaran.

d. Nilai BFC akan meningkat, seiring dengan kenaikan nilai dari putaran dan nilai

dari BSFC akan menurun seiring dengan naiknya nilai dari putaran

e. η mek akan meningkat, seiring dengan kenaikan nilai dari n begitu juga η termal

namun η vol akan menunjukkan grafik yang tidak stabil.

f. BMEP menunjukan kenaikan karean sebanding dengan kenaikan torsi.

g. Nilai dari H1 akan mengalami kenaikan, seiring dengan naiknya nilai dari RPM.

Begitu juga dengan H2 ,H3 ,Q1, Q2.


REFERENSI

Tim Penyusun Buku Penuntun Praktikum Prestasi Mesin, Buku Penuntun Praktikum Prestasi Mesin, Depok: Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 2009.

TUGAS TAMBAHAN RESUME

2012 International Conference on Future Energy, Environment, and Materials

The Impact of Common Rail System’s Control Parameters on

the Performance of High-power Diesel

Pengaruh sistem timing injeksi pada common rail dan pengaruh tekanan pada high-power diesel terhadap ke ekonomisan bahan bakar dan karakteristik emisi gas buang telah dipelajari melalui serangkaian tes dan uji coba. Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan tekanan


rel yang meningkat, ekonomi bahan bakar dan asap semakin membaik, sedangkan NOx sebaliknya malah memburuk. Namun, karena tekanan rel yang sangat tinggi, tren peningkatan asap dan ekonomi bahan bakar, tidak terlihat jelas dan bahkan pada kondisi pembebanan yang relatif rendah, ke ekonomisan akan justru akan menurun. Dengan pengaturan delay injeksi, NOx berkurang sementara asap meningkat dan bahan bakar semakin boros pada saat kondisi beban yang relatif besar. Sementara saat kodisi pembebanan relatif rendah kondisi yang terjadi sebaliknya.

Sistem kontrol elektronik pada common rail memiliki keunggulan injeksi tekanan yang tinggi dan fleksibilitas parameter seperti tekanan, timing/waktu, jumlah bahan bakar. Dan menjadi pilihan utama untuk sistem mesin diesel advance denagn kelebihan tidak berisik, gas buangan rendah, dan hemat bahan bakar.

Pengujian dilakukan dengan menjaga putaran tetap konstan pada 1000 RPM kemudian berbagai macam variasi dialkukan mulai dari pembebanan (Nm) dan rail pressure (bar) kemudian melihat perbandingan specific fuel combustion (BSFC), FSU/Rb, NOx/ppm. Kemudian melihat pengaruh BSFC dan Pmax, terhadap perubahan sudut injeksi dengan Rail Pressure 2 kondisi 50 MPa (500bar) dan 80 Mpa (800bar), kemudian putaran dijaga tetap 1000 RPM dan Torsi 1000 Nm.

Kesimpulan dalam penenlitian di jurnal ini di sebutkan sebagai berikut:Meningkatkan Rail Pressure dalam daerah tertentu yang bersesuaian akan membuat

bahan bakar semakin hemat dan asap baunganan menurun tetapi NOx meningkat.Semakin besar Rail pressure semakin hemat (BSFC menurun), tetapi NOx meningkat.Semakin besar Torsi semakin hemat (BSFC menurun), tetapi NOx meningkat.Pada semua jenis pembebanan untuk penigkatan Rail pressure mengurangi asap

partikel.Pengurangan sudut(angle) menuju negatif mengurangi BSFC dan meningkatkanPeak

pressure pada saat pembakaran terjadi, semakin ke arah positif meningkatkan BSFC tetapi menurunkan Peak pressure pembakaran.

Semakin positif arah sudutnya semakin bertambah asap yang keluar tetapi kandungan NOx semakin berkurang, dan kearah nagatif asap semakin berkurang sedangkan kadar NOx justru bertambah.

kke_praktikum_diesel.docx

Documents