makalah tugas metododlogi penelitian 1

Tugas Kelompok Metodologi Penelitian

MAKALAH TUGAS KELOMPOK PRA-PROPOSAL METODOLOGI PENENLITIAN

ANALISA KERJA MESIN TURBOCHARGER PADA PT.X

Indra Saputra[1],Harsono[2],Imam Hidayat[3]

Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Industri, Institut Sains dan Teknologi Al-Kamal

Jln.Al-kamal Raya No.3 Kedoya Jakarta Barat

Abstrak

Turbocharger adalah suatu komponen yang dipasang pada kendaraan bermotor yang bertujuan untuk meningkatkan daya motor dengan melakukan penambahan rapat massa udara yang lebih banyak dibandingkan dengan cara pengisian biasa. Turbocharger terdiri dari sebuah turbin dan sebuah kompresor.

Banyak yang mengharapkan daya dari kendaraannya dapat meningkat dengan memasang parangkat. Diharapkan dengan memasang perangkat tersebut, daya dari motor akan meningkat dan juga akselerasinya. Perangkat yang dipakai dalam hal ini adalah Turbocharger.

Dengan penambahan turbocharger, akan membuat campuran udara dengan bahan bakar semakin sempurna atau semakin homogen sehingga pembakaran akan semakin sempurna. Perangkat turbocharger ini mempunyai kelebihan daripada perangkat lainya yang bertujuan unntuk meningkatkan daya. Turbocharger ini digerakkan oleh tekanan gas buang, yang pada umumnya tekanan gas buang dan panas dari gas buang ini tidak dimanfaatkan atau langsung dibuang begitu saja.

Kata-kunci : Turbocharger, efisiensi termal, konsumsi spesifik bahan bakar.


BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Dalam perkembangan ilmu pengetahuan dibidang teknologi

automotif yang semakin maju saat ini khususnya motor penggerak yang

mengunakan mesin diesel telah banyak diciptakan alat-alat tambahan

pada mesin yang tujuannya adalah supaya penampilan serta efisiensi

mesin secara keseluruhan bertambah. Hal ini sangat penting karena

motor penggerak dengan menggunakan mesin diesel merupakan salah

satu sarana yang sangat penting untuk pembangkit tenaga listrik, salah

satu tujuan pemakaian alat tambahan ini adalah untuk memperbaiki

efesiensi mesin secara keseluruhan. Semua ini adalah merupakan salah

satu cara untuk mengembangkan teknologi dalam mendukung proses

pembangunan saat ini.

Adapun tenaga yang digunakan suatu alat tersebut selalu

membutuhkan energi, Energi ini diperoleh dalam berbagai bentuk dan

proses, salah satu penimbulan energi tersebut ada yang menggunakan

motor bakar atau motor penggerak dimana untuk menghasilkan energi

tersebut dilakukan dengan membakar sejumlah bahan bakar. Semakin

banyak energi yang dibutuhkan makin banyak pula jumlah bahan bakar

yang dibakar sehingga daya yang akan dihasilkan menjadi bertambah

proses ini dapat terjadi apabila tersedia cukup udara untuk pembakaran

bahan bakar tersebut didalam silinder.

Pada mesin diesel pembakaran bahan bakarnya berbeda dengan

motor bakar lain. Dalam mesin diesel ini bahan bakar diinjeksikan

kedalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi atau terkompresi.

Pada kondisi tertentu, daya mesin diesel dapat menurun seperti

disebabkan oleh ketinggian tempat atau daerah dimana udara atmosfir

sangat kurang, juga oleh faktor berat beban atau mesin. Hal ini

memerlukan tambahan sejumlah udara yang lebih banyak sehingga


dengan penambahan bahan bakar dapat menimbulkan pembakaran yang

akhirnya menimbulkan kenaikan daya, inilah yang disebut dengan

supercharging,

Untuk menciptakan kondisi supercharge ( kondisi yang

ditimbulkan supercharge ) telah digunakan orang suatu tambahan yaitu

turbocharger.

Banyak hal-hal yang dapat mempengaruhi kemampuan dari motor

bakar turbin gas (turbocharger) sehingga tidak beroperasi sebagai mana

mestinya bagi perusahaan yang memakai supercharger (turbocharger)

hal tersebut merupakan suatu kerugian yang besar bagi perusahaan itu.

Cara pencegahan yang terbaik adalah melakukan perawatan dan

perbaikan sesuai dengan prosedur serta ketentuan-ketentuan standar

yang berlaku.

Pada kesempatan ini penulis menggunakan motor turbin gas

(turbocharger) yang dipakai pada mesin diesel Deutz.

Untuk menentukan kemampuan dari motor turbin gas yang perlu

diperhatikan antara lain:

a. Mengetahui besarnya temperatur pada gas buang.

b. Mengetahui besarnya tekanan yang terjadi.

c. Mengetahi kerja dari turbin dan kompresor.

d. Mengetahui dayanya.

Dari parameter-parameter tersebut penulis ingin mencoba mengetahui

kemampuan dari turbocharger itu sendiri.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang ada serta hubungan dengan

kemampuan dari turbocharger maka penulis merumuskan masalah dalam

analisa ini yaitu meninjau parameter-parameter yang terdapat dalam

kemampuan motor turbocharger.

1.3. IDENTIFIKASI MASALAH

Kesempurnaan kerja turbocharger adalah penting bagi mesin dan

dengan digunakannya turbocharger berarti kerja mesin akan tergantung


kepadanya. Apalagi penggunaan turbocharger pada mesin diesel ini

bukan sekedar untuk mengatasi kekurangan udara akibat ketinggian letak

dari batas laut atau penambahan daya saja tetapi juga sebagai pensuplai

udara ke dalam silinder. Sehingga hubungan turbocharger dan mesin

telah menjadi satu kesatuan yang tak terpisahkan. Dan itu berarti kita pun

menjadi tergantung kepada kesempurnaan kerja turbocharger, dan

apabila turbocharger mengalami kerusakan maka kerja mesin akan turut

pula terganggu dan menyebabkan keseluruhan kerja menjadi terhambat.

Untuk mengetahui kerusakan yang terjadi didalam turbocharger

analisa adalah langkah yang paling tepat dilakukan dengan melalui

urutan-urutan seperti diuraikan pada identifikasi masalah kedalam

beberapa pertanyaan sebagai berikut: Berapakah temperatur yang keluar

dari kompresor ? apa sajakah yang menyebabkan timbulnya masalah-

masalah kerusakan itu ? adakah pengaruh dari kerusakan-kerusakan itu

bagi effesiensi turbocharger ? dan berapakah tekanan yang terjadi

didalam siklus ?

1.4. PEMBATASAN MASALAH

Pada mesin diesel pemasangan turbocharger harus disesuaikan

dengan jenis dan tipe mesin yang digunakan. Karena ada bermacam-

macam tipe mesin, maka turbocharger yang digunakan ada bermacam-

macam pula, untuk itu maka masalahnya dibatasi hanya pada

turbocharger jenis Duetz yang digunakan pada mesin diesel pembangkit

listrik.

Agar penulis lebih terarah sesuai yang diharapkan penulis maka

dilakukan penyederhanaan masalah dengan batasan-batasan masalah

sebagai berikut:

1. Menghitung tekanan yang terjadi didalam siklus

2. Menghitung effisiensi cycle

3. Menghitung temperatur yang terjadi dalam siklus

4. Daya yang dihasilkan turbin (turbocharger)

1.5. MAKSUD DAN TUJUAN

Maksud dan tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui

bentuk kemampuan yang baik bagi turbocharger jenis Duetz dan


menambah wawasan dalam memahami karakteristik turbin gas

(turbocharger) sebagai sumber penghasil tenaga listrik.

1.6. METODE PENELITIAN

Data merupakan faktor yang sangat penting dalam menentukan

suatu analisa dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir, penulis

memperoleh data dengan cara sebagai berikut :

1. Studi pustaka

Pada metode ini penulis memperoleh data-data dengan

mempelajari buku-buku serta dokumen-dokumen yang menunjang

dan dapat digunakan sebagai landasan masalah pokok dari tugas

akhir ini.

2. Studi lapangan

Dalam riset ini penulis mendapat data-data dengan mengikuti

langsung pengujian motor turbin gas (turbocharger) pada saat

mesin memasuki start awal pada saat belum memiliki beban

sampai memiliki beban.

1.7. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah dalam memahami serta membahas tugas

akhir ini sistematikanya sebagai berikut :

BAB I :Merupakan berisikan pendahuluan berisikan latar belakang

masalah, rumusan masalah, identifikasi masalah, pembatasan masalah,

maksud dan tujuan, metode penelitian serta sistematika penyusunan.

BAB II :Uraian mengenai turbocharger, berisikan tentang prinsip kerja

dari turbocharger, pengertian turbocharger, pengertian supercharging,

tipe-tipe supercharger, turbocharger.

BAB III :Menguraikan konsep pengujian turbocharger pada saat start

dengan load ( perpaduan pengeluaran gas dan udara ) dengan kapasitas

35% pada saat belum melakukan kerja, 60% melekukan kerja dan

80%pada saat kerja setabil, power output, effesiensi dari turbocharger,

pemakaian bahan bakar.


BAB IV :Kesimpulan dan saran, menyajikan kesimpulan dari hasil

analisa dan saran-saran yang perlu disampaikan berdasarkan hasil

analisa dan kesimpulan.

BAB II

LANDASAN TEORI

Sebuah motor 4 langkah yang bekerja dengan supercharger

tekanan isapnya lebih tinggi dari pada tekanan udara atmosfir sekitarnya.

Hal ini diperoleh dengan jalan memaksa udara atmosfir masuk kedalam

silinder selama langkah isap, dengan pompa udara yang biasa dinamai

supercharger.

Supercharger digerakkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin

itu sendiri; atau dengan jalan memanfaatkan energi gas buang untuk

menggerakkan turbin gas dan menggerakkan supercharger. Supercharger

yang digerakkan oleh turbin gas buang dinamai turbocharger.

Sebenarnya turbocharger termasuk ke dalam sistem pemasukan

dan pembuangan gas ( air inlet dan exhaust system ). Dan kesatuan dari

komponen: seperti saluran buang, saluran masuk, ruang bakar, dan bagian

lainnya yang berhubungan dengan turbocharger hingga membentuk suatu

instalasi turbocharger.

Turbocharger ini terletak di tengah bagian dari saluran buang,

dimana bagian turbocharger yang berhubungan langsung dengan saluran

gas masuk ( exhaust gas inlet ) dan saluran keluar ( turbine exhaust gas

outlet ) yang selanjutnya berhubungan dengan cerobong untuk

memanaskan boiler. Sedangkan bagian lainya dari turbocharger yang

berhubungan dengan salutan masuk silinder ( inlet manifold ) adalah

bagian kompresor sebelum memasuki turbocharger, udara akan melewati

saluran pemasukan turbocharger ( air inlet to turbocharger). Saluran yang

berhubungan dengan keluaran kompresor yaitu inlet manifold yang

biasanya di pasang juga pendingin udara untuk manjaga temperatur udara

agar tidak terlalu tinggi.


2.1. PENGERTIAN SUPERCHARGER

Untuk mencapai kondisi supercharger ( kondisi yang ditimbulkan

supercharging ) dewasa ini telah digunakan suatu alat yang disebut dengan

turbocharger.

Supercharger ini menurut mekanisme kerjanya ada yang digerakkan

oleh energi gas buang, sedangkan menurut jenis penghembus yang

digunakan ada yang menggunakan penghembus jenis sentrifugal. Karena

supercharger memerlukan kenaikan yang besar kepada udara yang diisap,

maka istilah penghembus ini sering disebut dengan istilah kompresor.

Supercharger yang menggunakan kompresor sentrifugal biasanya

menggunakan energi gas buang, pada akhirnya langkah ekspansi gas

buang didalam silinder masih bertekanan cukup tinggi yaitu sekitar 30

sampai 50 psi. Kalau tiba tiba dilepaskan ke dalam saluran buang maka

akan menimbulkan kenaikan tekanan dan kecepatan. Tekanan dan

kecepatan yang terkandungdi dalam energi gas buang inilah yang

dipergunakan untuk menggerakkan kompresor.8

Energi gas buang ini tidak begitu saja dapat menggerakkan

kompresor secara langsung tetapi harus ada bagian lain sebagai

perantaranyaakan menyebabkan kompresor ikut bergerak dalam waktu

yang bersamaan. Karena alat ini harus mempunyai effesiensi yang tinggi

hingga menimbulkan effesiensi yang tinggi pula pada kompresor maka

digunakan turbin yang mempunyai susunan dan bentuk aerodinamis.

Kata turbin ini sendiri berasal dari bahasa latin yang berarti sesuatu

yang berputar, dan karena turbin ini digunakan untuk menggerakkan

kompresor maka alat supercarging ini disebut dengan turbocharger.

Pengertian lain tentang turbocharger seperti dikatakan kates; bahwa


turbocharger adalah kompresor sentrifugal yang digerakkan oleh turbin

gabuang.7

Turbin dan kompresor ini dihubungkan oleh satu poros yang sama

dan keduanya diselubungi oleh selubung atau rumah yang juga penting

dalam menambah kecepatan masuk udara yang diisap

2.2. JENIS SUPERCHARGER

Supercharger telah banyak digunakan orang untuk meningkatkan

daya mesin dan menurut jenisnya dapat di tinjau dari :

1. Mekanisme kerjanya.

2. Tipe penghembus yang digunakan.

1. Supercharger menurut mekanisme kerjanya.

Jika ditinjau dari mekanisme kerjanya maka supercharger terdiri

dari 3 macam yaitu :

a. Superchager yang digerakkan oleh mesin itu sendiri.

Pada Supercharger jenis ini tenaga yang di perlukan untuk

mengoperasikannya diperoleh dari daya mesin itu sendiri dengan perantara

roda gigi atau sabuk penghantar dengan cara ini memang diperoleh

kenaikan daya. Tetapi karena tenaga yang digunakan untuk menggerakkan

supercharger diambil dari daya mesin hingga daya keseluruhan dikurangi

daya supercharger tersebut, dan peningkatan daya yang dihasilkan menjadi

kecil sekali.

b. Supercharger yang digerakkan oleh motor listrik.

Pada Supercharger jenis ini tenaga yang dipergunakan untuk

menggerakkan diperoleh dari motor listrik yang di pasang terpisah dari

mesin dan dihubungkan dengan perantaraan sabuk atau rantai yang

sesuai.

c. Supercharger yang digerakkan oleh energi gas buang.


Pada Supercharger jenis ini daya yang diperlukan untuk

menggerakkan supercharger diperoleh dengan memanfaatkan energi gas

buang dari dalam silinder dan karena daya yang dipakai tersebut diperoleh

dari gas buang maka daya keseluruhan yang diperoleh menjadi lebih besar.

2. Supercharger menurut tipe penghembus

Untuk menaikan tekanan udara mesin empat langkah pengisian

udar tidak diisap kedalam silinder atau tidak dimasukkan dengan pengisian

alamiah oleh torak mundur.

Tetapi didorong masuk dengan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh

pompa atau penghembus terpisah.

a. Penghembus jenis roots.

silinder dan gerakannya berputar saling berlawanan arah dalam

satu rumah roots tersebut. Silinder silinder ini digerakkan oleh daya mesin

itu sendiri yang dihubungkan dengan roda gigi atau sabuk penghambus

jenis ini terdiri dari 2 atau 3 keping rotor yang berlobang bentuk dan dari

poros mesin ke poros penggerak yang disebut dengan impeller. Proses

kerja jenis penghembus roots ini yaitu udara luar masuk kedalam ruang

antar lobang rotor, melalui lobang masuk dan oleh putaran rotor, udara

tersebut terdesak kelubang pengosongan dan mengakibatkan kenaikan

tekanan.

Sekarang ini banyak digunakan jenis penghembus roots dengan 3

lobang pembentuk piringan atau spiral, sehingga suara dan getaran yang

ditimbulkan juga lebih kecil, pada jenis ini kebocoran menjadi lebih kecil

sehingga tekanan udara yang dihasilkan oleh penghembus dapat mencapai

2 psi untuk mesin kecil, dan 2 sampai 6 psi untuk mesin kecepatan tinggi

dan untuk tugas yang berat.

b. Penghembus jenis sudu.

Pada penghembus jenis ini bahwa poros rotornya adalah eksentrik

dari lobang silinder bergerak kesudu sudu yang bebas didalam alur pada


rotor dan juga tepat bersentuhan dengan dinding silinder oleh pengaruh

gaya sentrifugal, kadang kadang diperoleh lagi dengan pegas dan

minyak. Lobang lobang masuk dan buang yang kadang kadang

merupakan deretan alur , tidak mencakup seluruh lebar rotor atau sudu

sehingga ujung terluar sudu selalu bersentuahan denga permukaan. Dapat

dilihat bahwa begitu rotor berputar volume gas atau udara terperangkap

diantara dua sudu dan dipaksa volumenya agar mengecil sebelum dibuang.

Kesulitan utama pada jenis ini adalah pencegahan kebocoran yang kembali

dari sisi tekanan tinggi ke tekanan rendah, ini menyulitkan pada kedua

ujung rotor dimana toleransi yang sempit sulit dipertahankan, khususnya

karena temperatur bervariasi karena gaya gaya yang tak seimbang tak

begitu besar

c. Penghembus jenis sentrifugal

Pada penghembus jenis ini bahwa udara yang terisap masuk

menuju poros dari impeller penghembus dan dibelokkan oleh perputaran

baling baling yang berbentuk sudu berputar dengan aksi gaya sentrifugal

kecepatan udara menjadi lebih tinggi dan melaui diffuser tekanan udar

dinaikan dan di suplai kedalam ruang bakar.

2.3. TURBOCHARGER

Turbocharger adalah type centrifugal, kompresor yang digerakkan

oleh turbin, dimana untuk menggerakkan turbin ini diambil dari panas gas

buang hasil pembakaran. Cara kerja dari turbocharger dimulai dari panas

yang dihasilkan oleh gas buang hasil pembakaran dan dengan panas

tersebut menghasilkan tekanan yang akan menekan sudu-sudu turbin yang

diletakkan di atas diatas saluran buang dari mesin. Turbin dihubungkan

dengan kompresor melalui poros, sehingga gerakan putar turbin diteruskan

ke kompresor.

Kompresor ini berfungsi untuk menghisap udara luar masuk

kedalam silinder, sehingga kerapatan udara di dalam silender lebih tinggi

dan metode ini disebut supercharging. Namun karena penggerak

kompresornya adalah turbin, maka disebut dengan turbocharging.


Gambar (1)

diatas memperlihatkan sebuah turbocharger terpasang.

Dewasa ini, untuk supercharging pada motor diesel untuk langkah

lebih banyak menggunakan turbocharger. Hal ini adalah karena daya untuk

menggerakan tidak membutuhkan daya dari poros mesin itu sendiri,

disamping dapat memanfaatkan kerugian panas dari gas buang. Namun

turbocharger tidak dapat menghasilkan daya diatas daya mesin itu sendiri.

Temperatur udara yang dikompresikan kompresor pada

turbocharger adalah tinggi hal ini disebabkan hantaran panas dari rumah

turbin yang disatukan dengan rumah kompresor, sehingga panas dari gas

buang yang masuk kedalam kompresor menjalar sampai kerumah

kompresor. Oleh karena itu udara yang masuk kerumah kompresor juga

mendapatkan panas selain panas yang terjadi oleh gerakan udara itu

sendiri.

Dalam hal ini dibutuhkan pendinginan udara yang disebut diffuser

dan diletakkan diantara kompresor dan saluran masuk dari silinder. Hal ini

perlu dibuat karena pada motor diesel 4 langkah udara yang masuk tidak

diinginkan mempunyai temperatur yang terlalu tinggi karena melibatkan

panas yang berlebihan pada waktu pembakaran ( ekspansi ) dan panas

yang berlebihan ini dapat merusak komponen-komponen mesin lainnya


seperti katup-katup, dudukan katup kepala torak, kepala selinder dan yang

lainnya.

Komponen-komponen dari sebuah turbocharger kita lihat dari

gambar. (2) dari komponen-komponen tersebut yang perlu sekali

diperhitungkan dalam pembuatanya ( ukuran dan bahan ) adalah

kompresor, turbin, bantalan dan poros.

Gambar (2)

Komponen-komponen turbocharger

2.4. CARA KERJA TURBOCHARGER

Gas buang yang masih tinggi ( yang masih memiliki energi ), yaitu

tekanan dan temperatur tinggi masuk kedalam turbocharger di bagian sisi

turbin. Aliran gas ini masuk ke dalam impeller dan mengenai sudu-sudu

dengan gaya yang bekerja pada sudu-sudu tersebut, roda-roda turbin dapat

bergerak dan berputar sedangkan oleh gaya sentripetal yang bekerja pada

turbin, gas tersebut dibuang keluar menuju saluran buang dari turbocharger

( exhaust gas from turbine ). Berputarnya roda turbin dan roda impeller

kompresor dihubungkan pada satu poros yang sama.


Roda kompresor memiliki susunan dan bentuk yang hampir sama

dengan roda turbin, dan dengan sudu-sudu serta pengaruh faktor gelincir

menyebabkan udara terisap masuk. Gaya-gaya yang bekerja pada

kompresor ini menimbulkan kenaikan tekanan udara yang selanjutnya di

keluarkan menuju saluran masuk ruang bakar (inlet manifold) tekanan yang

terlalu tinggi serta pengaruh suhu awal pemasukan udara dan akibat

terjadinya gesekan akan menimbulkan kenaikan temperature udara. Dan

untuk mencegah kenaikan temperatur yang berlebihan pada saluran masuk

( inlet manifold ) biasanya di pasang pendingin udara,penekanan udara

oleh kompresor ini menimbulkan kenaikan daya poros pada saat

pembakaran,dan selanjutya sisa gas buang hasil pembakaran tersebut

keluar menuju turbin dan proses ini berlangsung terus menerus.

Gambar 3 Mechanical Tubocharger

Pada gambar (3) digambarkan al iran -al iran gas buang dan

udara turbocharger dan instalasinya.

Intake Manifold

Exhaust Manifold

Compressor

Udara

Udara

Exhaust gas Pe

Pi,Ti

Pf = Pa

Pa

Gas Turbin


Gambar 4 Mechanical Tubocharger

Pada gambar (4) digambarkan aliran-aliran gas buang dan udara

turbocharger dan instalasinya.

2.5. PRINSIP KERJA TURBOCHARGER

Proses langkah pembuangan didalam silinder mesin dilakukan oleh

piston (3), menyebabkan gas asap hasil pembakaran terdorong keluar dari

katup buang melalui manifold buang (1) menekan kesuatu roda turbin (6)

sehingga menghasilkan putaran dan sebagian sisa pembakaran keluar

atmosfir melalui cerobong (7).

Blower (5) yang dipasang seporos dengan roda turbin ikut berputar

sehingga menghasilkan tekanan hembusan,yang menyebabkan terjadinya

pemadatan udara masuk (4) dengan tekanan diatas satu atmosfir.

Selanjutnya udara yang bertekanan disalurkan ke manifold masuk

(2), kemudian masuk kedalam silinder melalui katup masuk.

Untuk itu mesin diesel dilengkapi dengan turbocharger bertujuan

untuk memperbesar tenaga mesin tanpa menambah terlampau banyaknya

berat ukuran mesin.


Gambar (5)

Prinsip kerja turbocharger

Keterangan:

1. manifold buang

2. manifold hisap

3. piston

4. udara masuk dari saringan udara

5. kompresor atau blower

6. roda turbin

7. cerobong pembuangan (exhaust).

2.6. konstruksi dari turbocharger intercooler

Unit bagian dari turbocharger terdiri dari :

1. Rumah kompresor (compressor housing).

2. Pusat inti (centre core).

3. Rumah turbin (turbine housing).

1. Rumah Kompresor (blower)

Rumah kompresor terbuat dari bahan almunium bersambungan

dengan bagian pusat inti (centre core) ditopang oleh jaminan baut dan

cincin pelat.

2. Pusat Inti (centre core)


Pada bagian pusat inti terdapat poros turbin dan turbin serta roda

kompresor (blower), bantalan, ring, cincin pelat, oil, deflector.

Bagian-bagian yang berputar termasuk turbine shaft, compressor

whell, shaft bearing, thrust whaser dan oil seal ring. Komponen-

komponen ini ditunjang oleh bagian center housing. Bagian-bagian yang

berputar pada turbocharger dioperasikan pada kecepatan dan temperatur

yang tinggi, sehingga materialnya dibuat sangat selektif dengan

kepresisian yang tinggi.

Gambar 6

Konstruksi bagian dari turbocharger tanpa intercooler

3. Rumah turbin (turbin housing)

Terbuat dari bahan Cast Steel dan bersambungan dengan bagian

rumah pusat inti (center core) dengan memakai cincin baja penjamin.

Diantara sambunngan rumah turbin dan manifold buang dipasang

gasket yang terbuat dari bahan stainless steel untuk menjamin

sambungan tersebut.


Gambar 7

Konstruksi bagian pusat inti (center core) keadaan terlepas

Keterangan:

1. Compressor Whell

2. Piston Ring

3. O Ring

4. Bearing

5. Thrust Whaser

6. Piston Rings

7. Insert

8. Spacer steeve

9. Thrust Plate

10. Thrust Ring

11. Oil Deflecter

12. Bearing Housing

13. Shaft and turbin whell


2.7. KELENGKAPAN MESIN TURBOCHARGER DENGAN INTERCOOLER

a. Intercooler (pendinginan Udara)

Pada Mesin Diesel dengan turbocharger terdapat kelengkapan yang

disebut Intercooler. Intercooler berfunngsi untuk mendinginkan udara masuk dari

blower yang panas karena melewati Turbocharger.

Dengan mendinginkan udara masuk dari Blower ke dalam silinder mesin

diperoleh berat jenis yang lebih besar,sehingga beratnya bertambah (padat).

Hal ini dapat menambah jumlah pembakaran bahan bakar dan

mengakibatkan daya mesin bertambah pula.

Prinsip kerja dari Intercooler ini udara dari blower bersinggungan dengan

pipa-pipa air pendinginan sehingga panas udara akan terserap oleh air pendingin

(raw-water)

Bentuk Intercooler adalah sesuatau yang bulat khusus atau bentuk

tabung yang rata dengan bahan anti karat, dilengkapi dengan sirip-sirip

campuran aluminium. Ada perbedaan-perbedaan dalam hal ini, sehubungan

dengan jumlah aliran udara dan air pendingin yang dipergunakan, tetapi

umumnya udara yang lewat keluar cooler dapat didinginkan sebesar 5oC sampai

10oC.

Untuk memperoleh tekanan efektif rata-rata sekitar 10Kg/Cm2,maka

diperlukan menaikkan tekanan udara masuk sedikitkan 0,5 Kg/Cm2.

Sebagaimana pula suhu dan tekanan berhubungan langsung, maka udara panas

keluar dari blower yang dapat mencapai suhu 8000C yang akan menaikkan suhu

lagi, maka perlu kiranya didinginkan. Sesudah pendinginan ini, udara yang padat

ini ditekan masuk ke dalam silinder yang menaikkan effisiensi proses pengisapan

udara masuk.

Bila udara didinginkan 20oC, maka daya mesin dapat dinaikkan 6 sampai

7% .


Gambar 8

Kontruksi sistem pendinginan udara mesin diesel MTU turbocharger pada

lokomotif

Keterangan :

1. Exhaust gas manifold elbow

2. Exhaust gas turbocharg

3. Charge air cooler

4. Charge air manifold

5. Condensation water

2.8. SISTEM TURBOCHARGING

Apabila suatu alat supercharger di pasangkan pada sebuah mesin diesel,maka

harus diberlakukan beberapa perubahan pada mesin itu sendiri.7

Karena Supercharger yang digunakan adalah jenis Turbocharger maka sistem

yang diberlakukan tersebut di namakan turbocharging.

2.9. KOMPRESOR


Kompresor ini berfungsi untuk menghisap udara luar masuk ke dalam silinder

melalui saluran masuk. Impeller kompresor biasanya dibuat dari panduan alumunium (

LM 16 - WP ) atau ( - 355 T 61 ) dan dituangkan jadi satu dengan rumah impeller

yang terbuat dari almunium ( LM 27 M ).

Bentuk dari impeller ini dibuat harus sesuai dengan keperluan aerodinamik,

kekuatan mekanik dan kecakapan menuang.untuk mencapai efesiensi yang

tinggi/bagus dibentukkan impeller yang berbentuk tipis dan baling baling impeller

untuk itu biasanya digunakan yang berbentuk sudu. Untuk mendisain pada tekanan 2

2.5 : 1 kita membutuhkan impeller yang berbentuk miring pada kecepatan 300

350 m/det .

Pada gambar 3 memperlihatkan impeller kompresor unit terkecil dari tipe ini

pada bagian yang miringnya adalah 0,08 m berputar pada 720.000 83.000 rpm.

2.10.TURBIN

Turbin yang banyak digunakan pada turbocharger adalah turbin type aliran

radial yang dilaskan ke poros. Fungsi dari turbin ini adalah menggerakkan kompresor

dengan perantaraan sebuah poros, roda turbin harus dapat menopang kecepatan

putar yang tinggi dari kompresor dan tahan pada temperatur gas buang sampai 900k.

Turbin ini di buat dari baja tahan temperatur tinggi dan rumah turbin dibuat dari besi

SG ( SG iron ) dan harus tahan pada temperatur 900k.6

Penyetop stator untuk yang diaplikasikan pada perbandingan tekanan rendah

ini lebih murah dan menghindarkan sudut gas ( gas angle ) dari stator keluar dari

perubahan aliran massa dan memberikan effesiensi tinggi diatas luasnya.

Pada gambar 4 disebelah dapat kita lihat rangka saluran masuk dan stator

baling-baling digunakan daerah melintang A-A adalah sudut tangensial ini di desain

untuk dapat mencurahkan masa yang sama rata berkeliling sekeliling rotor, perobahan

sudut aliran ini merobah kapasitas aliran efektif dari turbin.

2.10.1 Bantalan dan Poros

Bantalan diperlukan untuk poros turbin dan kompresor untuk menghemat

biaya, simple dan murah dalam perawatannya sistem pelumasan dari bantalan ini

hendaknya didisain supanya dapat menggunakan pelumasn dari mesin itu sendiri

pada umumnya bantalan jurnal yang paling utama di perhatikan dalam mendisain

bantalan adalah harus sesuai dengan sistem tersebut. Jarak antara poros dengan


gelang 0,02 0,05 mm dan antara gelang dengan rumah bantalan 0,07 0,1 mm.

Daya yang digunakan untuk mengatasi kerugian gesek pada bantalan sama sekali

tidak berarti pada keadaan khusus 5 10 % dari daya turbin pada kecepatan penuh.

2.10.2 Tupang tindih (over lapping)

Perubahan utama yang dilakukan dalam mesin adalah pengaturan waktu katup

pemasukan dan pembuangan, waktu pembukaan katup pemasukan di majukan dan

waktu penutupan katup buang di perlambat, kedua katup dibuat untuk tetap terbuka

secara serentak untuk sekitar 50 sampai 100 derajat, pemilihan tergantung kepada

kecepatan normal mesin. Pembakaran yang secara serentak ini disebut dengan

tumpang tindih atau berimpit sebagian ( overlapping ). Dalam mesin diesel maka

tumpang tindih dibuat 80 sampai 100 derajat, karena kelebihan udara harus dialirkan

dari pengisi lanjutan untuk mengimbangi udara yang lari melalui katup buang.

Kelebihan ini bervariasi dari sekitar 40% sampai lebih menurut perpindahan torak,

bentuk nok tekanan pengisian lanjut dan kecepatan mesin.

2.10.3.Kelonggaran Volume

Dengan cara menurunkan perbandingan kompresi secara teoritis suatu

kenaikan perbandingan kompresi akan meningkatkan efisiensi panas dan menurunkan

penggunaan bahan bakar. Tetapi kenaikan perbandingan kompresi akan menaikkan

pula tekanan gas maksimum dan teperatur pembakaran terlebih lagi apabila

digunakan turbocharger.

Untuk mencegah timbulnya tegangan dan tekanan yang meningkat yang

biasanya ditandai oleh bunyi ketukan dan perenggangan yang berlebihan dari bagian

mesin maka perbandingan kompresi harus diturunkan sampai ke nilai sebelum suatu

turbocharger digunakan.

Dengan penurunan ini akan sedikit menurunkan efisiensi panas tetapi keluaran

daya akan meningkat karena jumlah bahan bakar yang dibakar mnjadi sedikit lebih

banyak, sebuah mesin diesel yang pada pengisisan alamiah perbandingan

kompresinya sekitar 18:1 maka dengan digunakannya turbocharger pada mesin diesel

itu perbandingan kompresinya disesuaikan menjadi sekitar 14:

2.10.4.Menambah kecepatan injeksi bahan bakar

Setelah dilakukan beberapa perubahan baik pada perbandingan kompresi dan

pengaturan waktu berimpit pada bagian katup maka sesuai dengan pengertian


supercharger bahwa selain menambah udara masuk dan oleh penambahab tersebut

sehingga banyak pula bahan bakar yang akan dibakar persatuan waktu sesuai

pengaturan waktu dari berimpit sebagian.

Ini berarti kecepatan injeksi bahan bakar harus dipercepat, kecepatan injeksi bahan

bakar berarti banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bahan bakar

dalam satu persatuan waktu atau dalam derajat perjalanan engkol.8 Kalau kecepatan

dari injeksi ini tinggi maka jumlah bahan bakar tertentu akan diinjesikan dalam waktu

yang singkat, dan kalau di kehendaki suatu kenaikan kecepatan injeksi maka perlu

dipergunakan ujung nozel dengan lobang yang lebih besar untuk mempercepat

jangka waktu injeksi bahan bakar.

2.11. PEMBONGKARAN ATAU PELEPASAN TURBOCHARGER

1. Sebelum pembongkaran atau pelepasan, pelajari dulu buku petunjuk dan beri

perhatian secara mendalam tentang cara urutan kerja yang benar dan alat-alat yang

diperlukan.

2. Siapkan tempat untuk suku cadang yang akan dibersihkan.Pergunakanlah peralatan

yang sesuai dan dengan cara bertahap-tahap untuk bongkar pasang.

3. Atur bagian-bagian yang telah dilepas sedemikian rupa hingga bagian-bagian dari

blower dan turbin berada terpisah.

4. Perhatiankan bagian-bagian mesin yang rusak, perhatikan khusus harus diberikan

pada sudu turbin dan blower dan bagian-bagian labirin.

5. Cucilah semua bagian-bagian tersebut tapi jangan menggunakan pembersih yang

bersifat korosif jangan memakai sikat kawat atau sejenisnya, ini akan memudahkan

tergoresnya bagian-bagian yang berpresisi tinggi.

Gambar (9)

a.dalam keadaan terlepas.


b.keadaan utuh bulat.

2.12. HAL HAL UNTUK DIJAGA SELAMA OPERASI DIESEL TURBOCHARGER

Yakinkanlah bahwa minyak pelumasan tersebut ada didalam supercharger yang

melumasi sendiri pada bagian turbo.

Hindarilah keadaan-keadaan yang tiba-tiba pada putaran mesin.

Dengarkanlah suara dari blower yang bekerja dan yakinlah bahwa tak ada suara-

suara aneh terjadi.

Bila ada suara aneh atau mesin dihentikan periksa akan sumber suara tersebut.

Bila tiba-tiba terjadi penurunan putaran atau tiba-tiba mesin seakan-akan mau

berhenti karena tak seimbang, hindarilah perubahan-perubahan tersebut kecuali

untuk keadaan memaksa atau darurat.

Setelah menjalankan mesin pada putaran tinggi atau beban penuh,jalankan mesin

secara idle (pelan-pelan tanpa beban) untuk waktu 3 sampai 8 menit sebelum mesin

dihentikan, bila ini tak dilaksanakan bantalan poros turbin akan rusak.

2.13.ALIRAN PELUMASAN PADA TURBOCHARGER

Tidak peduli bagaimanapun baiknya sebuah mesin di rancang dari segi

efisiensi panas dan kekuatannya dan bagaimanapun baiknya pembuatan dari segi

bahan dan pengerjaanya, kalau pelumasan dari semua bagian yang bergerak tidak

diperhatikan dengan baik, maka mesin akan tidak berjalan sama sekali atau

menunjukkan keausan berat dan umur pendek.5

Tentang pelumasan barang kali merupakan yang paling penting dari seluruh

perincian operasi turbocharger. Minyak pelumas yang buruk atau penggunaanya yang

salah dari minyak baik, menyebabkan banyak gangguan yang dialami dalam operasi

turbocharger.

Turbocharger mendapat pelumasan pada saat engine mulai beroperasi. Pada

saat engine atau mesin beroperasi, oli dari dalam panic oli ( oli pan ) mengalir melalui

saluran isap ke pompa oli (oli pump ), dan dari pompa oli ditekan dan dialitkan menuju

pendingin oli ( oli cooler ) dan sebelum memasuki turbocharger oli disaring oleh

penyaring oli ( filter oli ). Oli masuk ke dalam turbocharger dalam keadaan bersih

melalui suatu saluran ( oli supply line ), dan setelah melumasi bagian-bagian dalam

turbocharger oli kembali di bagian bawah rumah pusat, dan melalui suatu saluran ( oli

drain line ) oli kembali menuju ke panci oli.


Gambar (10)

saluran pensuplai dan pengeluaran oli dan penunjang turbocharger

Setelah oli disalurkan melalui saluran pensuplai ( oli supply line ) oli menuju

bagian atas rumah pusat ( center nousing ) dan masuk ke lobang saluran ( oli inlet port

) yang kemudian mmenuju saluran saluran lain untuk melumasi poros,bantalan poros

( bearing ), bantalan tekan ( trusht bearings ), gelang piston ( piston rings ). Dan untuk

mencegah masuknya oli kebagian kompresor dan turbin,disekat oleh gelang penyekat

( seal ring ).

Gambar (11)

aliran oli dalam turbocharger


Dan setelah melumasi dan mengeringkan,mendinginkan komponen

komponen turbocharger, oli keluar melalui lobang pengeluaran akibat gaya gravitasi,

menuju saluran balik oli ( oil drain line ) dan kembali ke panic oli ( oli pan ).

Pemberian pelumasan paada turbocharger ini tidak boleh terhenti walupun

hanya dalam sedetik saja.

Pada turbocharger Caterpillar biasanya dilengkapi dengan sebuah katup (

bypass value ), dimana apabila tekanan oli rendah dan filter tidak bekerja dengan baik

atau mengalami kemampatan, maka katup setelah melewati pendinginan oli. Dan dari

katup itu oli dari pompa oli bergerak menuju turbocharger hal ini biasanya berbahaya

karena oli yang langsung masuk dari pompa oli menjadi tidak tersaring, dan dapat

menimbulkan kerusakan pada turbocharger.

Gambar (12)

katup bypass ( bypass valve ) saat terjadi gangguan pada filter atau

tekanan oli rendah dan saat keadaan normal.

2.14. MEMELIHARA MESIN DIESEL TURBOCHARGER

Perawatan yan baik adalah kunci keawetan untuk semua jenis mesin

diesel. Terlebih lagi bila mesin tersebut menggunakan turbocharger, karena


beban kerja perangkat turbocharger itu sungguh luar biasa karena beroperasi

pada suhu gas buang sekitar 9000c(derajat celcius).

Sewaktu mesin ini dioperasikan pada beban penuh, kecepatan

putarannya bias mencapai 115.000 rpm. Bagaimana paling kritis dari sebuah

perangkat turbocharger yang perlu mendapatkan perhatian khusus adalah

penyangga atau penopang porosnya.

Kebanyakan turbocharger memakai bantalan pemikul model bebas

(full floating bearing). Bantalan ini menyebabkan beban kerja berkurang

lantaran poros dan rumahnya akan berputar bebas. Jadi beban kerja turbin

maupun kompresor ditopang sepenuhnya oleh rumah poros, menyebabkan

umur bantalan poros akan lebih awet.

Sangat penting dan perlu diperlihatkan, setiap diesel yang menggunakan

turbocharge, oli pelumasan mesinnya akan cepat menurun, karena minyak

pelumasan disamping untuk pendinginan oli mesin juga bertugas untuk

melumasi alat turbocharge itu sendiri.

Dengan demikian, oli mesin berikut saringan udara perlu adanya

perawatan yang teratur.2

Bila perlu gunakan oli sintetik yang terbaik dengan memakai minyak

pelumas Diesel Shell Rimula x (15W40 CH4), shella rimula D 40 CF, shel

helix diesel super 15W 40. Menekan pedal gas atau accelerator terlampau

dalam sesaat dapat menyebabkan rusaknya bantalan poros turbin dan

kompresor. Bila terus dipaksakan maka bantalan itu akan mendapatkan

pelumasan yang tak mencukupi.

Bantalan akan lebih cepat aus dan rusak,untuk itu ada baiknya mesin

dibiarkan dulu bekerja pada putaran langsam sekurangnya 30 detik. Hal ini

mesti dipatuhi, terlebih setelah dilakukan penggantian oli pelumas atau

saringan udara.

Mematikan mesin diesel turbocharge

Mematikan mesin yang dilengkapi turbocharge maupun supercharge

tidak aman jika dilakukan begitu saja, apalagi sehabis mesin itu digunakan

secara maksimal pada kecepata dan beban tinggi. Bila dilakukan sembarangan

saja, mengakibatkan turbin, bantalan dan porosnya akan mendapatkan

pendinginan dari oli pelumas dan air pendingin.


Efek sampingnya, bantalan dan bagian yang ditopangnya dalam hal ini

poros, turbin dan kompresor akan cepat rusak. Putaran mesin diesel sebaiknya

dibiarkan langsam beberapa saat sebelum mesin dimatikan. Tujuannya agar

sirkulasi oli pelumas dan air pendingin tak berhenti seketika sehingga tehangan

temperature atau suhu yang terjadi pada poros, turbin dan bantalannya juga tak

menurun seketika. Membiarkan mesin berputar langsam poros turbin dan

komponen lain akan mendapat pendinginan yang efektif karena temperatur

gas buang saat itu tidak terlampau tinggi yaitu sekitar 300-400oc.

Penggunaan turbocharger

Untuk penggunaan dengan turbocharger exhaut manifold mesin diesel

dibagi sebagai berikut:

Mesin 4,6 silinder : dilengkapi dengan 2 buah saluran gas buang

(exhaust manifold).


(exhaust manifold).


(exhaust manifold).

Gambar (13)

Perlengkapan sistem turbocharger sebuah mesin diesel.


Gambar (14)

Kontruksi dari turbocharger

Pada mesin diesel yang menggunakan turbocharger maka garis buang berada

di bawah garis isap. Hal ini disebabkan pada langkah isap, udara dimasukkan ke

dalam silinder oleh kompresor, sehingga memiliki tekanan yang lebih tinggi dibanding

tekanan atmosfir.

Gambar 15 : Siklus tekanan terbatas mesin diesel yang menggunakan turbocharger

Proses (0 1), langkah isap, dalam proses ini udara dipaksa masuk ke dalam

silinder oleh penghembus atau kompresor pada tekanan konstan, sehingga tekanan

pengisian lebih tinggi dibandingkan tekanan pengeluaran dari tekanan atmosfir. Dalam

hal ini udara seolah-olah melakukan kerja sebesar :


Vo) - (Vi Po j

1-Wo

Positif berarti fluida kerja melakukan kerja.

Proses (1 2) langkah kompresi. Pada proses ini udara dimampatkan secara

isentropik (adiabatik dan reveriabel). Jadi kerja Q = 0 dan DS = 0 sehingga kerja yang

dilakukan adalah :

Ue- Ui DU j

2-W1

Negatif : Berarti fluida kerja dikenai kerja

W1 2 = Kerja pada langkah kompresi m/kg

J = Faktor pengubah satuan 4/7 mkg/kcal

Ui = Ue = Energi dalam kcal

Proses (2 3) pemasukan kalor pada volume konstan. Sesudah torak

mencapai TMA (Titik Mati Atas) kalor (Q2 3a) segera dimasukkan pada volume

konstan. Fluida kerja tidak melakukan atau dikenai kerja sehingga W/J = 0. Oleh sebab

itu

Q2 3a = U3a U2 = Gov (T3a T2) positif pemasukan kalor

Q2 3a = Jumlah kalor yang masuk. Kcal

Gov = Berat gas kalor spesifik. Kcal/oK

T3a dan T2 = Temperatur mutlak. oK

Proses (3a 3). Pemasukan kalor pada tekanan menurun. Jadi Q = 0 dan kerja

yang dihasilkan :

433 V - V DU- J

4 -W

Proses (4-5) proses pengeluaran kalor. Setelah torak mencapai TMB (Titik Mati

Bawah) maka sejumlah kalor dikeluarkan dari dalam silinder, sehingga temperatur

kerja dari fluida akan turun. Proses ini berlangsung pada volume konstan, maka kalor

yang dikeluarkan adalah :


Q4 5 = DU = Gov (T4 T5) Negatif. Menyatakan kalor dari dalam silinder, atau

Q keluar = Gov (T4 T5)

Proses (5 6) langkah buang. Pada proses ini fluida kerja didorong keluar dari

dalam silinder pada tekanan konstan. Jadi fluida kerja sebesar :

J

U6)- (U5 P

J

6-W5

Selanjutnya proses proses ini akan berulang kembali dan apabila siklus

dijalani, siklus ini dinyatakan lengkap.

2.15 TEKANAN EFEKTIF RATA - RATA

Tekanan efektif rata-rata (Prata-rata) adalah kerja yang dihasilkan per siklus

dalam satu silinder dibagi volume langkah isap torak. Untuk mengetahui efek super

charging terhadap tekanan efektif rata-rata. Lebih dahulu ditinjau mesin diesel dengan

tanpa supercharging.

Prata-rata = V

W

VL

W

Dimana :

W = Kerja yang dihasilkan / siklus

V = Volume langkah

Kerja yang dihasilkan / siklus adalah

W = Qm mtu

Dimana : Qm = Jumlah kalor yang dimasukkan pad awaktu torak berada

pada titik mati atas (TMA)

mtu = Efisiensi thermal dari siklus udara

Sehingga dengan menggabungkan persamaan (1) dan (2) didapat :


Prata-rata = 21 VV

tuQm

Dimana : V1 = Volume silinder

V2 = Volume ruang bakar

Dengan menggunakan supercharger atau turbocharger mesin menjadi

supercharging atau turbocharging sehingga volume udara yang diisap bertambah.

Dengan bertambahnya udara maka tekanan rata-rata (Pe) semakin besar untuk

beberapa motor diesel 4 langkah putaran sedang yang menggunakan supercharger

atau turbocharger. Pe bisa mencapai 20 kg/cm2. Bahkan pada motor diesel putaran

tinggi bisa mencapai 17 kg/cm2. Dalam hal ini tekanan isap sekitar 3 kg/cm3. Dengan

penggunaan supercharger atau turbocharger temperatur udara akan naik, sehingga

menyebabkan turunnay volume udara (V). namun dengan dipergunakannya alat

pendingin (intercooler) kerugian (turunnya harga Y) tersebut dapat diimbangi.

Dengan bertambahnya Pe berarti kalor yang dihasilkan setiap langkah juga

lebih besar, sehingga kepala silinder, katup-katup, dudukan katup dan kepala torak

akan bertambah panas. Untuk itu diperlukan konstruksi mesin yang lebih bagus

disamping memperpanjang komponen-komponen tersebut dengan udara segar yang

dimasukkan sewaktu langkah isap.

2.15.1 Power Output

Dengan penggunaan supercharging pada motor diesel 4 langkah akan

membuat tenaga yang dihasilkan (power output) dari mesin tersebut lebih kasar untuk

setiap siklus kerja dibandingkan dengan mesin diesel 4 langkah tanpa supercharging

atau turbocharging. Hal ini bisa dicapai, karena dengan penggunaan supercharging

didapat keuntungan keuntungan lebih besar sehingga :

1. Udara yang diinduksi setiap siklus kerja lebih besar, sehingga menambah volume

isap

2. Efisiensi mekaniknya akan lebih besar

3. Selama proses pertukaran gas, sejumlah kerja yang dilakukan, dihasilkan kembali

pada supercharger atau turbocharger.

4. Dengan supercharging mengakibatkan temperatur gas lebih bersih dan berkurang

dalam silinder. Berkurang gas sisa akan membantu dalam pembakaran dan

memperbaiki efisiensi volumetrik.


Dengan bertambahnya volume udara yang diinduksi setiap siklus, akan

menambah faktor kelebihan udara yang akan menyebabkan makin banyak bahan

bakar yang dapat dibakar. Hal ini akan membuat bertambahnya daya yang dihasilkan.

Faktor kelebihan udara ( ) ini dapat dicari dengan persamaan di bawah ini :

= st

bb

ud

R

G

G

Dimana : Gud = Berat udara yang dimasukkan

Gbb = Berat bahan bakar

Rst = Perbandingan udara bahan bakar stoikonometri

Harga Rst ini adalah

Rst = bb

ud

G

G

Sehingga dengan bertambahnya Gud akan menambah perbandingan faktor kelebihan

udara ( ).

Pada gambar memperlihatkan pengaruh dari supercharging terhadap tenaga

yang dihasilkan dan efisiensi kerja dari sebuah mesin. Dari gambar tersebut dapat

dilihat bahwa daya yang dihasilkan maximum pada perbandingan supercharging

sekitar 2 3.


Diagram efek supercharging pada daya dan effisiensi

2.15.2 Efisiensi Mekanik

Pertambahan tekanan pada supercharging akan menambah muatan gas dan

oleh sebab itu dibutuhkan komponen komponen dari mesin yang lebih kuat serta

bertambahnya luas ukuran mesin. Untuk membuat komponen-komponen dari mesin

yang lebih kuat, sudah tentu akan menambah berat dari komponen tersebut. Hal ini

akan menambah tenaga gesek dari komponen mesin yang bersentuhan /

bersinggungan. Tetapi dengan penggunaan supercharging akan menambah bmep jauh

lebih besar jika dibandingkan dengan pertambahan tenaga gesek. Sebagai gambaran,

pada motor diesel 4 langkah dengan penggunaan supercharging akan menambah

tenaga gesek sebesar 7,5% namun untuk bmep-nya bertambah 40% untuk

supercharging 60% sehingga efisiensi mekanik dari motor diesel 4 langkah yang

menggunakan turbo charging lebih besar dibandingkan dengan yang tanpa

supercharging.

Pada gambar memperlihatkan efisiensi mekanik untuk motor diesel 4 langkah 6

silinder dengan menggunakan supercharging.


Diagram efisiensi mekanik dari mesin diesel supercharged

2.15.3 Efisiensi Volumetrik

Efisiensi volumetric adalah perbandingan berat udara yang diisap dengan

volume langkah torak untuk setiap langkah isap. Pada mesin diesel 4 langkah, jika

jumlah udara yang terisap pada kondisi isapnya sama dengan banyak volume langkah

toraknya disebut suatu yang ideal. Efisiensi volumetric dapat didefinisikan dengan

persamaan berikut :

(P.T) padarak langkah to olumesebanyak vsegar udaraBerat

(P.T) pada sapsegar teri udaraBerat V

Besarnya efisiensi volumetrik tergantung pada kondisi isap (P.T) yang

ditentukan. Namun efisiensi ideal (harga perbandingan di atas = 1) tidak akan tercapai

pada kondisi tanpa supercharging. Hal ini disebabkan beberapa faktor diantaranya

dengan pemakaian saringan udara pada saluran masuk yang menghambat sebagian

udara yang diisap, sehingga (P.T) sesudah saringan menjadi lebih rendah dari pada

(P.T). Pada motor diesel 4 langkah. Pada kondisi tanpa supercharging, besarnya

efisiensi volumetrik berkisar 0,80.


Dengan supercharging, jumlah udara yang dimasukkan akan lebih besar dari

pada mesin yang tanpa supercharging. Efisiensi volumetrik pada kondisi supercharged

dapat didefinisikan dengan persamaan di bawah ini :

edsuperchargkeluar saluran kondisi padadiukur yang

rak langkah to olumesebanyak v udaraJumlah

siklusper terisapyangsegar udaraJumlah U

Dengan bertambahnya jumlah udara yang diisap pada pemakaian

supercharging akan menaikkan efisiensi volumetrik dan harganya di atas 0,8.

2.16 . PEMAKAIAN BAHAN BAKAR

Tenaga untuk men gerakkan supercharger besarnya berbeda untuk setiap

supercharging. Jika supercharger digerakkan secara langsung oleh mesin. Sebagaian

tenaga yang dihasilkan oleh mesin akan digunakan untuk menggerakkan

supercharger. Namun sebagian tekanan muatan dari supercharger tidak digunakan

sepenuhnya. Ini akan mengakibatkan kerugian. Dengan demikian pemakaian bahan

bakar spesifik secara mekanik menggerakkan supercharger akan kelebihan pada

sebagian muatannya. Pad amotor diesel 4 langkah dengan menggunakan

supercharging pemakaian bahan bakar spesifik lebih rendah dibandingkan dengan

mesin dalam kondisi tanpa supercharger. Ini disebabkan karena pembakarannya lbih

baik dan bertambahnya efisiensi mekanik. Pada supercharger yang penggeraknya

adalah gas buang dari mesin tidak membubuhkan usaha dari mesin, dan dengan

menggunakan gas buang tersebut dapat dimanfaatkan kerugian panas sebesar 5%.

Dengan demikian akan bertambah efisiensi mesin, sehingga mengakibatkan

pemakaian bahan bakar dapat dikurangi. Hal di atas berlawanan dengan penggunaan

supercharging pada mesin otto, dimana pemakaian bahan bakar lebih besar jika

dibandingkan dengan mesin dalam kondisi tanpa supercharger. Hal ini disebabkan

karena tekanan efektif di dalam silinder akan naik dan ini dapat menyebabkan knoking

dan preigtation.

Pada gambar memperlihatkan perbandingan pemakaian bahan bakar dari

supercharger yang berbeda.


Gambar

Diagram perbandingan pemakaian bahan bakar dari mesin dengan supercharger yang

berbeda

2.17 BAHAN BAKAR

Bahan bakar adalah bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses

pembakaran tersebut dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran panas.

2.17. 1 Jenis jenis Bahan Bakar

Bahan bakar yang biasa digunakan di Industri Kilang minyak adalah sebagai berikut

:

a. Gas

Gas sebagai bahan bakar bisa diperoleh dari product Refinery (Refinery Off gas)

dan dari gas alam (Natural gas).

b. Naphtha

Pada umumnya dipakai sebagai bahan bakar di Hydrogen Plant disamping

Refinery Off gas dan Natural gas.

c. LPG

Dapat dipakai sebagai bahan bakar dengan cara diuapkan terlebih dahulu di

Vaporizer dan biasanya digunakan sebagai back up / cadangan / alternative

terakhir jika Refinery Off gas dan Natural gas tidak mencukupi atau pada saat

start up Kilang.

d. Diesel / Kerosene


Pada umumnya dipakai untuk Boiler, pembangkit listrik, mesin turbin dan

biasanya dipakai pada saat initial start up mesin gas turbin.

e. Fuel Oil

Biasanya terdiri dari fraksi berat (Residue, Slurry atau Decant Oil) baik secara

individual maupun blendingan dengan fraksi yang lebih ringan (distillate),

biasanya digunakan di furnace dan Boiler.

2.17. 2 Komposisi Bahan Bakar

Bahan bakar umumnya tersusun dari unsur-unsur :

C (karbon),

H (hidrogen),

O (oksigen),

N (nitrogen),

S (belerang),

Abu, dll

combustible matter : unsur-unsur kimia yang penting adalah C, H dan S, yaitu

unsur-unsur yang jika terbakar menghasilkan panas,

non-combustible matter : Unsur-unsur lain yang terkandung dalam bahan bakar

namun tidak dapat terbakar adalah O, N, bahan mineral atau abu dan air.

Berikut komposisi beberapa komponen bahan bakar gas (fuel gas system) yang ada

di Kilang UP-VI Balongan, sbb


2.17. 3 Sifat sifat Bahan Bakar

a. Nilai Bakar atau Heating Value

Nilai bakar adalah panas yang dihasilkan oleh pembakaran sempurna 1

kilogram atau satu satuan berat bahan bakar padat atau cair atau 1 meter kubik atau

1 satuan volume bahan bakar gas, pada keadaan standard.

Nilai bakar atas atau gross heating value GHV atau higher heating

value (HHV) adalah panas yang dihasilkan oleh pembakaran sempurna satu

satuan berat bahan bakar padat atau cair, atau satu satuan volume bahan bakar

gas, pada tekanan tetap, suhu 25oC, apabila semua air yang mula-mula berwujud

cair setelah pembakaran mengembun menjadi cair kembali.

Nilai bakar bawah atau net heating value NHV atau lower heating value

(LHV) adalah panas yang besarnya sama dengan nilai panas atas dikurangi

panas yang diperlukan oleh air yang terkandung dalam bahan bakar dan air yang

terbentuk dari pembakaran bahan bakar .

NATURAL GAS UNTREATED OFF GAS UNSAT. OFF GAS FUEL GAS EXISTING FUEL GAS ex PLBB

ex DOH JBB 14-C-201 16-V-107 62-V-101 31-V-601

Hydrogen % Vol - 83.51 31.81 30.70 93.94

Nitrogen % Vol 3.01 0.58 5.08 3.86

Methane % Vol 82.95 5.43 30.30 41.04 1.36

Carbon Monoxide % Vol - 1.02 0.56

Carbon Dioxide % Vol 3.49 0.70 0.35 1.12

Ethylene % Vol 14.88 9.12

Ethane % Vol 3.80 1.72 10.85 7.61 1.38

Propane % Vol 3.60 2.07 0.49 1.42 1.17

Propylene % Vol 0.01 3.44 2.09

i-Butane % Vol 0.73 0.97 0.16 0.46 0.49

n-Butane % Vol 0.90 3.14 0.23 0.60 0.39

1+ i Butene % Vol 0.19 0.18

Trans-2-Butene % Vol 0.22 0.18

Cis-2-Butene % Vol 0.19 0.15

i-Pentane % Vol 0.32 0.26

n-Pentane % Vol 0.60 0.91 0.36 0.11 0.1

Hexane % Vol 0.94 0.52 0.39 0.47 0.91

Hydrogen Sulfide % Vol 0.47

Hydrogen Sulfide ppm Vol 7.82 25.00 33.60

H2O ppm Vol 2.17

100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

SG 0.7111 0.2801 0.6091 0.5828 0.1587

NHV BTU/Cuft 1,011 880 399

GHV BTU/Cuft 1,117 948 458

Mole Weight 20.58 7.95 17.64 16.89 4.6

KOMPOSISI UNIT


Berikut table 3.2 HHV dan LHV komponen penyusus fuel gas system.

Nilai bakar dari bahan bakar di kilang utamanya ditentukan oleh ratio carbon/hydrogen.

Unsur hidrogen memiliki nilai bakar yang lebih tinggi dari unsur karbon. Maka, jika ratio

C/H lebih rendah berarti nilai bakar yang lebih tinggi.

Berikut curve hubungan antara H/C ratio dengan nilai kalor.

b. Kandungan Air di dalam Bahan Bakar

Air yang terkandung dalam bahan bakar padat terdiri dari :

kandungan air internal atau air kristal, yaitu air yang terikat secara kimiawi.

kandungan air eksternal, yaitu air yang menempel pada permukaan bahan dan

terikat secara fisis.

--0.621H2O

--0.967N2

--1.528CO2

2,4302,4300.967CO

10,70011,6002.63C3H12

10,80011,7002.07C4H10

10,70011,5002.03C4H8

10,90011,9001.56C3H8

10,80011,6001.50C3H6

11,20012,3001.05C2H6

11,10011,9000.975C2H4

11,80013,1000.55CH4

29,00034,4000.069H2

LHV

kcal/kg

HHV

kcal/kg

Spesific Gravity

(udara = 1.0)

Bahan bakar

--0.621H2O

--0.967N2

--1.528CO2

2,4302,4300.967CO

10,70011,6002.63C3H12

10,80011,7002.07C4H10

10,70011,5002.03C4H8

10,90011,9001.56C3H8

10,80011,6001.50C3H6

11,20012,3001.05C2H6

11,10011,9000.975C2H4

11,80013,1000.55CH4

29,00034,4000.069H2

LHV

kcal/kg

HHV

kcal/kg

Spesific Gravity

(udara = 1.0)

Bahan bakar


Air dalam bahan bakar cair merupakan air eksternal, berperan sebagai pengganggu.

Air dalam bahan bakar gas merupakan uap air yang bercampur dengan bahan bakar

tersebut.

Air yang terkandung dalam bahan bakar menyebabkan penurunan mutu bahan bakar

karena:

Menurunkan nilai bakar dan memerlukan sejumlah panas untuk penguapan,

Menurunkan titik nyala,

Memperlambat proses pembakaran, dan menambah volume gas buang.

Keadaan tersebut mengakibatkan:

Pengurangan efisiensi heater / boiler

Menambah biaya perawatan

Menambah biaya transportasi, merusak saluran bahan bakar cair (fuel line) dan

ruang bakar.

c. Titik Nyala (flash point temperature)

Titik nyala adalah temperatur terendah di mana uap-uap yang terbentuk dari suatu

bahan bakar dapat terbakar tanpa bahan tersebut sendiri terbakar.

d. Titik Bakar (fire point temperature)

Titik bakar adalah temperatur di mana bahan bakar yang dinyalakan akan terbakar

terus menerus (biasanya kira-kira 30 - 40C lebih tinggi dari titik nyala).

e. Titik Sulut (Auto-igntion temperature)

Apabila campuran bahan bakar dimasukkan kedalam ruang bakar dan secara

bertahap dipanasi, maka akan terbakar dengan sendirinya pada suhu tertentu, suhu

ini disebut self ignition temperature atau titik sulut

Titik sulut adalah suhu terendah di mana bahan dapat terbakar dengan sendirinya.

Biasanya "temperatur operasi" lebih rendah dari titik sulut suatu bahan yang mudah

terbakar .

Berikut tabel 3.3 flash point dan autoignition beberapa komponen fuel gas.

Bahan bakar Flash point

oC

Autoignition

oC


Methan - 188 537

Ethan -135 472

Propan -104 470

Butan -60 365

n-Oktan

I - Oktan

10

-12

206

418

n-Cetan 135 205

methanol 11 385

Ethanol 12 365

f. Viskositas atau Kekentalan

Viskositas merupakan sifat bahan bakar (fuel oil) yang sangat penting yaitu

memungkinkan bahan bakar tersebut dapat dipompakan atau tidak (pumpable) dan

mudah dinyalakan atau tidak (flamable).

Fuel oil di jaga viskositasnya sekitar 25 44 cSt.

Untuk menjaga viskositas tersebut dengan cara mengkondisikan temperatur tanki

fuel oil tetap terjaga dengan coil pemanas dan menjaga temperatur supply (100

110oC) menggunakan heat exchanger dengan media pemanas steam.

g. Kadar Belerang (sulfur content)

Di dalam bahan bakar terdapat sulfur yang ikut bereaksi pada proses pembakaran

dengan reaksi sbb :

S + O2 SO2

2 SO2 + O2 2 SO3

Selanjutnya SO2 dan SO3 bereaksi dengan uap air (H2O) yang berasal dari udara

pembakaran maupun dari bahan bakarnya sendiri .

SO2 + H2O H2SO3

2 SO3 + H2O H2 SO4


Hasil reaksi tersebut di atas terikut dalam flue gas hasil pembakaran sehingga

mempunyai sifat korosi asam. Namun tingkat korosi flue gas tersebut tergantung dari

:

- Konsentrasi SO3 dan H2O.

- Temperatur flue gas to stack, selalu dijaga lebih tinggi dari dew point temperatur.

Kemudian sifat sifat bahan bakar yang lainnya seperti :

- Berat Jenis (Spesific Gravity)

- Kandungan volatile matter (VM)

- Kandungan Abu (Ash Content), dll.

2.18. PROSES PEMBAKARAN

2.18.1. Reaksi pembakaran / combustion

Pembakaran adalah reaksi kimia antara bahan bakar dan oksigen yang

menghasilkan berbagai produk pembakaran (salah satunya gas buang) dan

menghasilkan panas

Reaksi yang menghasilkan panas disebut eksotermik.

Karena komposisi kimia bahan bakar pada umumnya merupakan ikatan

hydrocarbon yang terdiri dari karbon (C) dan hydrogen (H), maka reaksi yang terjadi

dalam proses pembakaran adalah sebagai berikut :

C + O2 CO2 + 32840 kJ/kg karbon

2 H2 + O2 H2O + 119440 kJ/kg hydrogen

reaksi tersebut diatas adalah reaksi pembakaran sempurna, pada umumnya, oleh

karena pengelolaan bahan bakar yang kurang baik, suplai udara pembakar yang

tidak cukup atau hal-hal lainnya, maka dapat menyebabkan terjadinya pembakaran

tidak sempurna, sehingga persamaan reaksinya menjadi sebagai berikut :


C + O2 CO + 9290 kJ/kg Karbon

2 H2 + O2 H2O + 119440 kJ/kg hydrogen

Berdasarkan persamaan-persamaan reaksi tersebut diatas menunjukan

adanya reaksi tidak sempurna akan menyebabkan nilai kalor yang dihasilkan

menjadi lebih kecil, tidak effisien, beracun (CO) dan menghasilkan partikel-partikel

karbon yang terikut di dalam flue gas dan dapat menyebabkan polusi udara.

Pada operasi furnace indikasi lain sebagai parameter bahwa pembakaran

tersebut tidak sempurna adalah warna flame kemerahan dan tampak berasap dari

stack / cerobong.

Untuk memperoleh reaksi pembakaran yang baik diperlukan:

a) Perbandingan tertentu antara bahan bakar dengan udara.

b) Pencampuran yang baik antara bahan bakar dengan udara.

c) Permulaan dan kelangsungan penyalaan campuran.

2.18.2. Syarat syarat Terjadinya Proses Pembakaran.

Berada dalam explosion limit

Bahan bakar dalam fase gas dan oksigen harus tercampur sempurna.

Perbandingan bahan bakar dan oksigen harus berada dalam explosion limits

Adanya Energi penyalaan (ignition energy)

Campuran bahan bakar harus dapat dinyalakan.

Memulai reaksi pembakaran diperlukan energi penyalaan.

Jika panas yang dibutuhkan kecil, maka percikan api dari busi sudah cukup,

sedangkan jika panas yang dibutuhkan besar karena bahan bakar harus diuapkan

maka diperlukan nyala api yang cukup besar.

Pada proses pembakaran, uap akan bereaksi dengan oksigen sedemikian rupa,

sehingga pada bidang antar-muka udara-bahan tidak timbul gelombang tekanan

melainkan api.

Dalam hal ini bahan bakar yang panas dapat menyebar ke lingkungan di sekitamya.

Agar Pembakaran dapat terus berlangsung, maka syarat-syarat berikut harus

terpenuhi:


Bahan bakar yang cukup

Oksigen yang cukup

Temperatur yang cukup tinggi

Bila salah satu dari faktor-faktor tersebut tidak terpenuhi, maka proses pembakaran

tidak mungkin terjadi.

2.18.3. Kebutuhan Udara Pembakaran

a. Kebutuhan Udara Teoritis

adalah jumlah udara yang dibutuhkan per kilogram bahan bakar yang

mengandung oksigen tepat habis membakar bahan bakar. Gas buang tidak lagi

mengandung oksigen, disupply ke furnace melalui primary air register.

Umumnya, tidak mungkin membakar bahan bakar dengan kebutuhan udara

teoritis. Hal ini karena tidak mungkin memperoleh campuran ideal bahan bakar dan

udara. Namun, jika pembakaran dilaksanakan dengan kebutuhan udara teoritis,

maka :

gas buang akan mengandung sebagian bahan bakar yang tidak terbakar dan

karbon monoksida (CO).

Kehilangan energi krn panas ikatan kimia tdk sepenuhnya digunakan.

Gas buang akan mengandung bahan-bahan pencemar lingkungan /

environmental pollution.

Untuk setiap komponen dari bahan bakar dapat dihitung kebutuhan oksigen

teoritis untuk pembakaran sempurna.

Sebagai contoh akan dihitung nilai pembakaran metana (CH4). Reaksi

pembakarannya sbb:

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + panas


(16) + (64) (44) + (36)

1 kmol methana bereaksi dengan 2 kmol oksigen menghasilkan 1 kmol carbon

dioxida dan 2 kmol air (uap).

Persamaan Reaksi menunjukkan :

16 kg CH4 membutuhkan 2 * 32 = 64 kg O2.

secara teoritis oksigen yang diperlukan adalah 4 kg oxygen /kg methana. kebutuhan

udara teoritis adalah 1/0.21 * 4 kg = 19.05 kg udara per kg methana.

spesifikasi Bahan Bakar Gas ( Natural Gas)

Komposisi Unit Jumlah

Nitrogen (N2) % Vol 3,01

Metana (CH4) % Vol 82,95

Butana (C4H10) % Vol 1,63

Etana (C2H6) % Vol 3,6

Propana (C3H8) % Vol 3,8

Carbondioksida (CO2) % Vol 3,49

Pentana (C5H12) % Vol 0.6

Hexana (C6H14) % Vol 0,92

Hidrogen Sulfida (H2S) Ppm 7,82

H20 Ppm 2,17

SG Kg/m3 0,711

LHV Btu/cuft 1.001

HHV

Tabel 3.4. S Btu/cuft

1.117

Mole Weight 20,571

Sumber : Pertamina


2.19. BERAT MESIN

Dengan supercharging, berat mesin akan bertambah,hal ini disebabkan oleh

berat komponen komponen supercharger atau turbocharger itu sendiri ditambah

berat mesin yang membutuhkan kontruksi yang lebih kuat. Selain itu mesin juga

membutuhkan tempat yang lebih luas dibandingkan dengan mesin tanpa

supercharging. Sebagai contoh mesin dengan menggunakan supercharger atau

turbocharger berat komponen komponen di bawah 8% dari mesin itu sendiri. Namun

jika di bandingkan pada pertambahan daya dengan penggunaan turbocharging yang

bias mencapai 50% maka tambahan berat mesin tersebut dapat ditutupi. Untuk itu

dalam mendisain turbocharger atau supercharger, diusahakan bentuknya simple

supaya tidak terlalu berpengaruh terhadap berat mesin tersebut, karena dibidang

otomitif berat mesin merupakan suatu pertimbangan yang sangat penting.


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 MAKSUD DAN TUJUAN PENELITIAN

Maksud dan tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui bentuk kemampuan

yang baik bagi turbocharger jenis Duetz dan menambah wawasan dalam memahami

karakteristik turbin gas (turbocharger) sebagai sumber penghasil tenaga listrik.

3.2 METODE PENELITIAN

Data merupakan faktor yang sangat penting dalam menentukan suatu analisa

dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir, penulis memperoleh data dengan cara

sebagai berikut :

3. Studi pustaka

Pada metode ini penulis memperoleh data-data dengan mempelajari buku-

buku serta dokumen-dokumen yang menunjang dan dapat digunakan

sebagai landasan masalah pokok dari tugas akhir ini.

4. Studi lapangan

Dalam riset ini penulis mendapat data-data dengan mengikuti langsung

pengujian motor turbin gas (turbocharger) pada saat mesin memasuki start

awal pada saat belum memiliki beban sampai memiliki beban.

3.3 SIKLUS TERMODINAMIKA TURBOCHARGER

Siklus termodinamika pada mesin diesel biasanya disebut dengan siklus diesel

atau siklus tekanan konstan, yaitu siklus yang hampir mirip dengan siklus otto tetapi

proses pembakaran kalornya berlangsung pada tekanan tetap atau konstan.

Motor bakar penyalaan kompresi atau mesin diesel yang menggunakan

turbocharger mempunyai perbandingan pemampatan yang lebih tinggi dari motor

bakar lain yang menggunakan penyalaan cetus api seperti motor bensin tetapi

perbandingan kompresinya itu akhirnya dibatasi oleh tekanan maksimum yang

diizinkan karena alasan struktural dan getaran. Jadi untuk mendapatkan keluaran

spesifik yang lebih tinggi dalam satuan daya kuda per liter perpindahan piston, motor

bakar penyalaan pemampatan atau kompresi yang menggunakan turbocharger akan

beroperasi pada siklus campuran.


Siklus campuran disebut juga siklus terbatas, yaitu siklus gabungan antara

siklus otto dengan siklus diesel, dengan pemasukkan kalor dari siklus terjadi pada

volume dan tekanan konstan.

Gambar 15 : Siklus tekanan terbatas mesin diesel yang menggunakan turbocharger

3.4 PERHITUNGAN TURBOCHARGER

Turbocharger memiliki dua komponen utama yaitu turbin dan kompresor digerakkan

oleh gas buang dari motor bakar.

Di bawah ini merupakan diagram idealisasi dari diesel engine tanpa menggunakan

turbocharger dan dengan menggunakan turbocharger.

Gas Air-Mixer

Gas

Mixture

Colled

C T

Exhaust

T1 = 34

T4

T3

T2

T2'

Combution Chamber

P3

P2

P1 = 0,98

T2S

q

q

1

qmf


c T

CCT2'

resever

P-5

P-6

T2

T3

Perbandingan kompresi atau rasio tekannya

rpc = 1

2

P

P

P2 = P1

/K1K

1

1

2

T

T

Temperatur isentropis udara keluar kompresor

C TT

TT

12

1

1

2

T2 T1 = (T21 T1) / C

Temperatur udara keluar dari kompresor

T2 = T1 x rpc (K-1)/K (K)

K = Cp/Cv

Kerja isentropis yang dibutuhkan kompresor

WC = Cpa . pi (T2 T1)

Cp = Panas jenis tekanan konstan kJ/kg.K

Cv = Panas jenis pada volume konstan kJ/Kg.K


Temperatur aktual yang terjadi

T2 = T1 + C

TT 12S

T41 = T3

2S

1

T

T

T4 = T3 t (T3 T41)

Q1 = Cp (T3 T2)

Q2 = Cp (T1 T4)

1/

1/

1

2

1

4

3

1

1

2 Tp P

P

T

T

T

T

Kerja spesifik

Wnet = Q1 Q2

= WT WC

Tekanan (pressure)

P3 = P2 1

2

T

T

P4 = P3 1

2

P

P

Daya yang dilakukan turbin

WT = ma Cp (T3 T4)

Wt = ma (h3 h4)

Effisiensi kompresor

C =

12

1

1

2

TT

TT


Effisiensi lantropis turbin

t =1

43

43

TT

TT

Efisiensi cycle

cycle = 1 1)/-(rp

1

= 1 1)/-(1

4

1 rp . T

T

Efisiensi dari (T.P) ratio tekanan

Ratio kerja

rw = WT

Wnet

= WT

WC- WT

= 1 - 1)/-(rp

T3

T1

T

P


Efisiensi termis teoritis

= 1

K/1-K

1

2

P

P

atau

= 1 1

43

1

1

4

TT

TT

Efisiensi kompresor dan turbin

rpout = 1)m(

1

3 T

TT . C

rpmax = 1/2

13

1t1/1T3/T11

TT

Jumlah aliran udara = netW

P

W = (mf + ma) CP (T3 T4)

Kecepatan dari arus keluar gas

mex = ma + mf

mf = ma mg

Turbin power

WT = mex + CPex x (T3 T4)

Kompresor power

Wc = ma cp (T2 T1)


saran

MULAI

TINJAUAN

PUSTAKA

PENGUMPULAN DATA

PENGOLAHAN DATA

PERHITUNGAN BEBAN

PENDINGIN

HASIL DAN ANALISIS

KESIMPULAN DAN

SARAN

SELESAI


DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar,Wiranto dan Koichi Tsuda ; Motor Diesel Putaran Tinggi.

Jakarta : Penerbit pradnya paramita, 1983.

2. Arismunandar,Wiranto ; Penggerak Mula Motor Bakar Torak Bandung : ITB

1988.

3. Karyanto vol 1. Perlengkapan mesin diesel.

4. Pelatihan, Pemeliharaan dan Perbaikan Perangkat Industri pada Motor Diesel

( Power Generator ) M & R ITB Bandung.

5. Jurnal teknik mesin. Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra

Surabaya. Vol.3. No.1 april 2001.

6. Tata Mc Graw Hill. Publishing Company limited Power Plant engineering.

7. Bambang prambodo. (tans). V.L.Maleev, operasi dan pemeliharaan mesin

diesel. Jakarta. Erlangga. 1986.

8. Kates, edgar j.Diesel and High compression Gas engine fundamental.

Bombay, india D.B. Tarapotevale sons and co private limited 1986.

9. DR. Ir. FILINO HARAHAP, M.Sc. Termodinamika teknik, PENERBIT

ERLANGGA. Jl.Kramat IV no.11 jakarta 10430 (anggota IKAPI).

10. Sutanto. (Trans). S.C.Dikon.Mekanika Fluida Ternodinamika Mesin Turbo.

makalah tugas metododlogi penelitian 1

Documents