TEKNIK MESIN UBDR.ENG. NURKHOLIS HAMIDI

MESIN KONVERSI ENERGI

ENERGI

Definisi energi:– tenaga atau gaya untuk berbuat sesuatu– kemampuan untuk melakukan kerja

Satuan energi : Joule, BTU, kalori, elektronvolt (eV), dll.

Jenis Umum : Energi Transisional : Energi yang sedang bergerak (Kerja, Aliran elektron,

dll) Energi tersimpan: Energi yang tersimpan yang mewujud sebagai massa,

posisi dalam medan gaya, dll.

6 KLASIFIKASI UTAMA ENERGI Energi mekanik : Suatu energi yang dapat digunakan untuk

mengangkat/menggerakkan benda.

Energi listrik : Jenis energi yang berkaitan dengan arus dan akumulasi elektron.

Energi elektromagnetik : Jenis energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik.

Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk energi murni, yang tidak berkaitan dengan massa.

Energi kimia : Energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron dimana dua atau lebih atom atau molekul berkombinasi menghasilkan senyawa kimia yang stabil.

Energi nuklir : Energi tersimpan yang bisa lepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom.

Energi thermal : Energi dengan bentuk transisional berupa panas. Merupakan Bentuk Energi dasar, semua bentuk energi lain dapat

di konversikan menjadi bentuk energi panas secara penuh.

Sumber Energi dan Konversi Dasarnya

Kayu : Kimia panas, listrikAngin: Kinetikmekanika, listrikAir : Potensialkinetikmekanikal, listrikBatubara : Kimiapanas, listrikMinyak Bumi : Kimia panas, listrikGas Alam : Kimiapanas, listrikPanas bumi : Panaspanas, listrikNuklir : Kimiapanas, listrikHidrogen : Kimiapanas, listrikPasang surut : KinetiklistrikPanas Laut : Panaslistrik (OTEC)Ombak Laut : KinetiklistrikArus Pancar :Kinetiklistrik

Mesin Konversi Energi

Mesin atau gabungan mesin untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lain yang dapat dimanfaatkan oleh manusia.

Ruang lingkup : Motor pembakaran dalam, turbin, pompa dan kompresor, mesin pendingin dan mesin propulsi.

Aplikasi pembangkit tenaga listrik, membantu proses industri, transportasi, penerangan, dll

Klasifikasi Mesin Konversi Energi

Berdasarkan fungsinya :

Sebagai Penggerak : motor (motor listrik dan motor bakar, turbin (turbin air, turbin uap, turbin gas) dan mesin propulsi (turbo jet, turbo fan turbo prop, ram jet, roket)

Sebagai yang digerakkan: pompa ( torak dan pompa kinetik) kompresor (aksial dan radial), mesin pendingin( kompresi uap, refrigerasi udara dan refrigerasi absorbsi) dll.

Energi

Energi Mekanik

F

VT = Torsi poros piringan (N.m)N = Daya poros (Kw)n = putaran piringan (rpm)ω = kecepatan sudut (rad.det-1)F = gaya tangensial (N)D = diameter piringan (m) D

Energi Listrik

R

I

V

E = V I t = I R I t = I2 R t

E = Energi Listrik (Kwh)V = Tegangan (volt)I = Kuat arus listrik (A)R = tahanan (ohm)t = waktu (detik)

Sistem Turbin Gas

Sistem turbin gas terbuka: bahan bakar bercampur dengan udara dan keluar sebagai gas hasil pembakaran. Bahan bakar harus bersih supaya tidak korosi

Sistem turbin gas tertutup: bahan bakar tidak ikut dalam fluida kerja. Fluida kerja adalah udara murni atau gas murni yang sudah bersih. Fluida kerja didinginkan sebelum dipergunakan kembali.

Aplikasi Turbin Gas

Penggerak sistem Propulsi (pesawat terbang, kapal laut)

Pembangkit tenaga listrikPenyedia panas di industriDibandingkan dengan motor bakar, turbin

gas:Penghasil daya yang lebih besarkonsumsi bahan bakar yang lebih borosberat dan ukuran yang jauh lebih besar

Gas Turbine Schematic

Comparison of the Operation of a Typical Jet Engine

and a Four Stroke Internal Combustion Engine

Siklus Turbin Gas: Ideal Brayton Cycle

(T-s diagram)

Ideal Brayton Cyclep-V diagram

Compressors

Axial Compressor

Centrifugal Compressor

Compressor Thermodynamics

Burner Thermodynamics

Turbine Thermodynamics

Compressor-Turbine Matching

Fuel Mass Flow Rate(Fuel/Air Ratio)

Turbine Nozzle Performance

Pressure Variation -EPR

Temperature Variation - ETR

Propulsi dari bahasa Latin Pro maju

Peller menggerakkan

Sistem Propulsi : sistem yang menggerakkan benda ke depan, mempunyai gaya dorong atau Thrust ( Hukum III Newton: aksi-reaksi)

Saat Menjelajah: Thrust = gaya hambat

Saat Dipercepat:Thrust >Gaya hambat

excess Thrust

Sistem Propulsi (Definisi)

What is Thrust ?

Cruise-Balanced Forces

Simplified Aircraft Motion

Thrust Weight-Ratio

Excess Thrust (Thrust-Drag)

Turbin atau Jetturbojet, turboprop, turbofan

Propeler Thrust rendah, subsonicRamjet Thrust tinggi hypersonicRoket solid, cair Thrust sangat tinggi

hypersonic ruang angkasaTurbo jet+afterburning excess Thrust

tinggiExcess Thrust tinggi untuk mengatasi drag

pada kecepatan tinggi

4 Prinsip Sistem Propulsi

Turbojet Thrust

Afterburning Jet Thrust

Turboprop Thrust

Turbofan Thrust

Propeller Analysis

Ramjet

Ramjet Parts

Ramjet/Scramjet Thrust

Rocket

Solid Rocket

Rocket Thrust