panduan praktikum pengujian mesin 2010'.pdf

8/10/2019 Panduan Praktikum Pengujian Mesin 2010'.PDF

1/61

BUKU PANDUAN

PRAKTIKUM PENGUJIAN MESIN (MS4240)

Disusun untuk memandu pelaksanaan

Praktikum Pengujian Mesin

Penyunting: Dr. Ir. I Made Astina

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG


2/61

i

A.

DAFTAR ISI

Hal.

A. DAFTAR ISIi

B. ATURAN DAN TATA TERTIB

1. Dosen Penanggung jawab dan Aturan Pelaksanaan Matakuliah MS4240

Praktikum Pengujian Mesin ii

2. Aturan Kelulusan Matakuliah ii

3. Asisten dan Peran iii

4. Modul Praktikum dan Tempat Praktikum iii

5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan iv

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai iv

7. Penilaian Modul Praktikum iv

C. MODUL-MODUL PRAKTIKUM v

I. Pengujian Mesin Pendingin 1

II Pengujian Pompa Sentrifugal 14

III. Pengujian Turbin Kaplan 21

IV. Pengujian Kompresor Torak 27

V. Pengujian Sistem Pembangkit Uap 36

VI. Pengujian Motor Bensin 43

VII. Pengujian Motor Diesel 50


3/61

ii

B.

ATURAN DAN TATA-TERTIB

1. Dosen Penanggung Jawab dan Aturan Pelaksanaan Praktikum

Ir. I Nengah Diasta, M.T.

Koordinator MS4240 dan Penanggung jawab Modul Pengujian Pompa

Sentrifugal, Pengujian Turbin Kaplan, dan Pengujian Kompresor Torak

Dr. Ir. I Made Astina

Penanggung jawab Modul Pengujian Mesin Pendingin

Dr. Ir. Arief Haryanto

Penanggung jawab Modul Pengujian Motor Bensin dan Motor Diesel

Ir. Pawito Merto Sontowiro, M.Sc.

Penanggung jawab Modul Pengujian Sistem Pembangkit Uap

2. Aturan Kelulusan Matakuliah

Peserta yang tidak mengikuti salah satu modul praktikum dari modul yang

diwajibkan, dinyatakan tidak lulus(nilai E).

Peserta yang berhalangan untuk mengikuti praktikum sebuah modul, harus

menghubungi Dosen Penanggung jawab modul tersebut guna mengikuti

praktikum susulan dan akan diikutsertakan pada kelompok yang lain.

Peserta hanya dapat diberikan kesempatan praktikum susulan bila ada alasan-

alasan yang rasional dan pemberitahuan secara tertulis diberikan paling lambat

pada hari pelaksanaan praktikum modul yang tidak dapat diikuti.

Untuk pengambilan ulang matakuliah Praktikum Pengujian Mesin, mahasiswa

yang telah pernah mengambil dan/atau tidak lulus, harus mengambil ulang

seluruh modul yang diwajibkan dalam matakuliah MS4240 Praktikum Pengujian

Mesin.

Penentuan nilai akhir matakuliah praktikum ini dilakukan bila peserta telah

mengikuti semua modul yang diwajibkan.


4/61

iii

3. Asisten dan Peran

Asisten adalah mahasiswa tingkat akhir yang sedang mengerjakan tugas sarjana di

laboratorium yang menyelenggarakan modul-modul praktikum dalam matakuliah

Praktikum Pengujian Mesin (MS4240) dan telah lulus matakuliah ini.

Asisten berperan untuk membantu penyelenggaraan praktikum dengan tetap di

bawah koordinasi tanggung jawab dosen penanggung jawab.

Penundaan praktikum hanya diperbolehkan dengan alasan-alasan yang masuk

akal.

Asisten hanya boleh menunda praktikum bila mendapatkan ijin dari dosen

penanggung jawab.

4. Modul Praktikum dan Tempat Praktikum

Modul Praktikum Tempat Praktikum

Pengujian Mesin Pendingin Lab Teknik Pendingin

Pengujian Kompresor Torak Lab Mesin-Mesin Fluida

Pengujian Turbin Kaplan Lab Mesin-Mesin Fluida

Pengujian Pompa Sentrifugal Lab Mesin-Mesin Fluida

Pengujian Motor Bensin Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi

Pengujian Motor Diesel Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi

Pengujian Pembangkit Tenaga Uap Lab Energi Termal


5/61

iv

5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan

Laporan dibuat oleh setiap praktikan. Laporan dibuat dengan format laporan yang

mudah dimengerti, jelas, singkat, dan rapih.

Laporan diserahkan paling lambat 5 (lima) hari terhitung setelah praktikum

dilaksanakan (termasuk hari libur dihitung) pada pukul 15.00 WIB.

Laporan diserahkan secara berkelompok dan dikumpulkan di Lab. Mesin-mesin

Fluida dan ketika menyerahkan laporan, peserta wajib meminta tanda terima.

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai

Asisten Pengawas mengambil laporan langsung ke Lab Mesin-mesin Fluida.

Hasil Penilaian wajib diserahkan paling lambat 7 hari dihitung dari hari batas

akhir laporan praktikum peserta diserahkan. Laporan dibuat oleh setiap praktikan.

7. Penilaian Modul Praktikum

Penilaian setiap modul praktikum pada peserta meliputi: kesiapan praktikum,

keaktifan dan ketrampilan serta laporan hasil praktikum yang diserahkan dalam

bentuk Laporan Praktikum.


6/61

v

C.

MODUL-MODUL PRAKTIKUM


7/61

Modul: Pengujian Mesin Pendingin

I. PENGUJIAN MESIN PENDINGIN

1.

TUJUAN Untuk memahami cara kerja sistem mesin pengujian kompresi uap dengan

berbagai teknik pengaturan yang sesuai sasaran diinginkan.

Untuk menentukan karakteristik dari mesin pendingin kompresi uap.

Untuk menentukan karakteristik dari pompa kalor kompresi uap.

2. INSTALASI PENGUJIAN

Komponen utama mesin pendingin kompresi uap adalah kompresor, kondensor,

evaporator, dan alat ekspansi. Alat ekspansi dapat berupa katup termostatik

ataupun pipa kapiler. Kompresi pada refrigeran menyebabkan kenaikan

temperatur. Temperatur refrigeran di kondensor lebih tinggi dari temperatur

udara sekitar kondensor menyebabkan terjadi perpindahan panas dari kondensor

ke udara (dengan lain kata udara sekitar berfungsi sebagai pendingin).

Temperatur refrigeran dalam kondensor turun dan terjadi proses pengembunan di

dalamnya sehingga refrigeran keluar dalam kondisi cair. Kemudian refrigeran

mengalir melalui alat ekspansi (katup ekspansi atau pipa) dan terjadilah

penurunan tekanan. Proses idealnya dianggap iso-entalpi. Refrigeran menerima

panas di evaporator dan berubah fase menjadi uap dan kemudian proses

selanjutnya refrigeran dihisap oleh kompresor untuk dikompresikan ke dalam

kondensor.

Dengan suatu sistem pengaturan (mekanik dan listrik) dan peralatan mekanik

yang digunakan, cara kerja mesin ini dapat dibagi menjadi atas 3 sistem kerja.

Ketiga sistem kerja adalah:

2.1. Sistem I

Mesin Pendingin beroperasi untuk mendinginkan air yang disirkulasikan

dengan sistem pemipaan dan dikumpulkan di dalam tangki air terisolasi

dengan lingkungan luar. Pada sistem ini, air dialirkan lewat penukar panas

1


8/61


yang berfungsi sebagai evaporator mesin pendingin, sedang kondensor

didinginkan dengan pendinginan hembusan udara dari kipas (condensing

unit). Sistem pendingin seperti ini sering disebut dengan sistem pendingin air

(chiller).

2.2.Sistem II

Mesin pendingin bekerja untuk mendinginkan udara yang melewati koil 1

(saluran atas) dan memanaskan udara yang melewati koil 2 (saluran bawah).

Pada saluran atas berfungsi sebagai evaporator dan saluran bawah berfungsi

sebagai kondensor. Bila koil 1 yang menjadi perhatian kita, maka sistem ini

dapat disebut sebagai sistem pendingin udara.

2.3.Sistem III

Mesin pendingin bekerja untuk memanaskan udara yang melewati koil 1

(saluran atas) dan mendinginkan udara yang melewati koil 2 (saluran bawah).

Saluran atas berfungsi sebagai kondensor dan saluran bawah berfungsi sebagai

evaporator. Bila koil 1 yang diperhatikan, maka sistem ini dapat disebut

sebagai sistem pompa kalor.

2


9/61


10/61


Gambar 2. Perangkat Pengujian Mesin Pendingin

Mesin pengujian menggunakan refrigeran R-22. Kompresor yang digunakan

adalah jenis kompresor hermatik, 1 fasa 220 V. Kondensor dan evaporator adalah

penukar panas jenis koil bersirip. Saluran udara mempunyai penampang bujur

sangkar dengan ukuran (21 cm x 18 cm). Kipas udara dipergunakan untuk

mengalirkan udara pada saluran tersebut.

3. PARAMETER PENGUJIAN

Parameter-parameter yang penting dalam pengujian ini adalah:

a. Laju aliran massa refrigeran (kg/s)

b. Efek pemanasan bila siklus bekerja sebagai pompa kalor (kW)

c. Efek pendinginan bila siklus bekerja sebagai mesin pendingin (kW) atau

TR (Ton Refrigerasi)

d. COP dari mesin pendingin

e. PF dari mesin pompa kalor

f. Laju aliran massa udara pada saluran udara kondensor, (kg/s) dan pada saluran

udara evaporator (kg/s)

g. Laju aliran kalor yang diserap oleh udara pada saluran udara kondensor (kW)

4


11/61


12/61


4.3. Sistem III

a. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik 1 fasa dan

mampu memberikan daya sekitar 1,2 kVA.

b. Ubahlah posisi MCB di panel kontrol pada posisi on.

c. Ubah posisi saklar M1-M5 di panel kontrol pada posisi on.

d. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

e. Tekan tombol saklar S3 (warna hijau) posisi on (lampu indikator nyala),

kompresor dapat bekerja.

f. Setelah selesai mesin digunakan, semua saklar dikembalikan ke posisi off,

dengan tata urutan pekerjaan terbalik dengan tata cara menjalankan mesin.

5. PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

Berikut ini hal-hal penting yang diamati ataupun diukur dalam pengujian ini:

a. Tekanan dan temperatur, untuk menentukan tingkat keadaan refrigeran di

beberapa stasiun penting sesuai dengan sistem yang dipilih.

b. Temperatur bola basah dan bola kering di kedua saluran udara untuk kasus

sistem II dan sistem III.

c. Kecepatan aliran dengan velometer di bagian keluaran ke dua saluran udara

pada beberapa titik. Hasil pengukuran diolah untuk memperoleh kecepatan

rata-rata dan laju alir. Daya listrik yang digunakan dapat dilihat pada

voltmeter dan amperemeter.

d. Lakukan pengujian untuk berbagai kecepatan kipas (tanyakan kepada asisten

pengawas).

5.1 Konsep Faktor Sentuh dan Faktor Simpang

Udara yang mengalir dalam saluran udara melewati penukar panas tersebut dapat

diidealisasikan atas 2, yaitu udara yang benar-benar menyentuh permukaan

bidang penukar panas dari penukar panas dan udara yang sama sekali tidak

menyentuh permukaan bidang perpindahan panas penukar panas. Perbandingan

antara laju aliran massa udara benar-benar menyentuh koil dengan laju aliran

massa udara total melewati koil tersebut disebut dengan Faktor Sentuh (CF,

Contact Factor). Sedang perbandingan antara laju aliran massa udara yang sama

6


13/61


sekali tidak menyetuh dengan laju aliran massa udara udara total melewati koil

tersebut disebut dengan Faktor Simpang (BF, bypass factor)

5.2 Cara Penentuan Faktor Sentuh dan Faktor Simpang Penukar panas

Faktor sentuh dan simpang merupakan fungsi dari tingkat keadaan dan dapat

dinyatakan ke dalam diagram psikrometrik. Gambar 3 menunjukkan cara

mendapatkan faktor sentuh dan simpang pada proses pendinginan udara di

evaporator. Adapun hubungannya adalah:

z

xBF= ;

z

yCF= ; 1=+ CFBF

WBT50 %

m

TDB

x

kbk

z

y

ka

Pvh*

100 % w

Gambar 3. Cara mencari BF dan CF di evaporator

5.3 Rumus-Rumus yang Digunakan dalam Perhitungan

Adapun rumus-rumus yang dipergunakan dalam perhitungan adalah:

1. Besar laju aliran massa refrigeran dihitung dengan persamaan:

41

evaud

refhh

Qm

= (1)

refm = laju aliran massa refrigeran

evaudQ = jumlah udara yang diserap dari udara di dalam saluran

kondensor

m

4h = entalpi jenis refrigeran yang masuk evaporator

7


14/61


1h = entalpi jenis refrigeran yang keluar evaporator

2. Efisiensi kerja (kompresor hermatik)

jalajala

refref

allkW

hhm

=

)( 21, (2)

allk, = efisiensi kerja kompresor hermatik

jalajalaW = daya listrik yang diperlukan kompresor hermatik

1h = entalpi jenis refrigeran masuk kompresor

2h = entalpi jenis refrigeran keluar kompresor

3. Laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

)( 41 hhmQ refeva = (3)

evaQ = laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

1h = entalpi jenis refrigeran keluar evaporator

2h = entalpi jenis refrigeran masuk evaporator

4. Laju energi yang dilepaskan refrigeran di kondensor

)( 32 hhmQ refkond = (4)

kondQ = laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

2h = entalpi jenis refrigeran keluar evaporator

3h = entalpi jenis refrigeran masuk evaporator

5. Koefisien kinerja mesin pendingin

komp

eva

W

QCOP= (5)

COP= koefisien kinerja mesin pendingin (coefficient of performance)

kompW = kerja yang termanfaatkan kompresor

6. Koefisien kinerja pompa kalor:

komp

kond

W

QPF= (6)

PF= kinerja pompa kalor (performance factor)

kompW = kerja yang termanfaatkan kompresor

8


15/61


7. Laju aliran massa udara kering dalam saluran kondensor atau evaporator

AVm rudud = (7)

udm = laju aliran massa udara kering (kg/s)

ud = massa jenis udara kering pada saluran udara (kg/m3

)

= luas penampang saluran udara kondensor (mA2)

= kecepatan rata-rata aliran udara pada saluran kondensor (m/s)rV

8. Laju energi yang diberikan oleh udara kepada evaporator

)( = evakevamevaudevaud hhmQ (8)

evaudQ = jumlah energi yang diberikan udara di evaporator

evaudm = laju aliran massa udara di saluran evaporator

evamh = entalpi jenis udara kering yang masuk saluran udara

evaporator

evakh = entalpi jenis udara kering yang keluar saluran udara evaporator

9. Laju energi yang diterima udara dari kondensor

)hh(mQ kondkkondmkondudkondud = (9)

kondudQ = laju energi yang diberikan udara di kondensor

kondudm = laju aliran massa udara di saluran kondensor

kondkh = entalpi jenis udara kering yang masuk saluran udara

kondensor

kondkh = entalpi jenis udara kering yang keluar saluran udara

kondensor

10.Massa jenis udara yang melewati saluran udara

ud

udoud

T

293

101325

P = (10)

ud = massa jenis udara pada tingkat keadaan dan (kg/mudp udT3)

o = massa jenis udara pada tingkat keadaan standar (1 atm,

200C)

9


16/61


udp = tekanan statik udara kering (N/m2)

udT = temperatur mutlak udara kering, (K)DBT

6.

BF & CF EVAPORATORBF dan CF evaporator dapat ditentukan dari proses pola udara pada diagram

psikrometrik.

7. TUGAS

a. Buktikan rumus-rumus yang dituliskan pada persamaan (1) s.d. (10)

b. Tabelkan data pengujian dan hasil pengolahan data.

c. Dari hasil pengamatan buatlah:

- Proses pola dari siklus refrigerasi kompresi uap

- Proses pola dari udara pada saluran kondensor dan saluran evaporator

- Tentukan faktor simpang dan faktor sentuh penukar panas yang berfungsi

sebagai evaporator (untuk sistem II atau sistem III).

d. Analisis dan bandingkan semua besaran yang terkait dalam karakteristik

mesin uji untuk berbagai parameter pengujian yang telah dilakukan.

e. Kesimpulan yang diperoleh dari pengujian yang telah dilakukan.

10


17/61

Tabel Data Pengamatan

Daya jala-

jalaSiklus Kompresi Uap

Kipas

1 2 3 4 Konden

Masuk Ke

No

K1 K2 Volt Am

p.p T p T p T p T

Twb Tdb Twb

Tanggal pengujian: Kelompok:

Kondisi Udara lingkungan: p= mBar, T= K, RH =

11


18/61



19/61



20/61

Modul: Pengujian Pompa Sentrifugal

II. PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

1. TUJUAN

Untuk mendapatkan diagram head vs debit aliran pada putaran konstan dari dua

pompa yang bekerja secara tunggal, seri atau paralel.

Untuk memperoleh garis-garis iso-efisiensi untuk pompa tunggal, pompa susunan seri

atau susunan paralel.

Untuk memperoleh karakteristik pompa dengan putaran yang berubah-ubah.

2. INSTALASI PENGUJIAN DAN KARAKTERISTIK POMPAPompa sentrifugal digunakan untuk memompa cairan atau menghasilkan head yang

disebabkan oleh adanya putaran dari satu atau beberapa impeler. Pompa sentrifugal

mempunyai tiga bagian utama yaitu: impeler yang menghasilkan gerak putar dari fluida,

pump casing sebagai pengarah fluida menuju impeler dan mengeluarkannya pada tekanan

yang tinggi, drive yang memutarkan impeler. Ada tiga macam jenis aliran yaitu: axial flow,

radial flowdan mixed flow.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Pompa Sentrifugal


21/61


Instalasi pengujian diperlihatkan pada Gambar 1. Sejumlah katup terpasang berguna untuk

mengatur sistem pompa yang akan diujikan. Sedangkan tata letak pompa pada sistem

diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Tata Letak Pompa

Spesifikasi Instalasi dan Peralatan

A. Instalasi pengujian:

Buatan: Armield Technical Education, Ltd, Ringwood-Hampshire, England

B. Pompa

Jenis: Centrifugal closed impeller, end suction, Diameter impeller: 13 cm

C. Motor

Buatan: Normand Electric Co, Ltd, London & Portsmouth, England

Daya: 3,0 Hp

Putaran: 2900 rpm

Tipe: Shunt

Voltage: 180 A/210 V, DC Rating: Continue

Lengan Torsi: 0,25 m


22/61


Gambar 3. Karakteristik pompa

Karekteristik umum dari pompa sentrifugal diperlihatkan dalam kurva-kurva pada Gambar

3. Besar head yang akan turun bila kapasitas pompa diperbesar. Karakteristik efisiensi

yang awalnya membesar ketika kapasitas aliran diperbesar dan besarnya turun lagi ketika

kapasitas terus diperbesar.

3. PENGUKURAN DAN PENGOLAHAN DATA

Tekanan total yang dihasilkan pompa akan lebih besar bila menggunakan lebih dari

satu impeler yang disusun seri (multi-stage pump). Sedangkan untuk menghasilkan

kapasitas yang besar sangat efisien dengan menggunakan susunan pompa yang disusun

secara paralel. Ketinggian fluida yang dihasilkan oleh pompa dinamakan head. Head

dinamik total pompa dihitung dengan persamaan (1).

g

v

g

vHHH sdsd

22

22

+= (1)

dimana Hdadalah discharge head, Hsadalah suction head. Kinerja hidrolik dan mekanik

pompa dinyatakan dengan efisiensi yang dihitung dengan persamaan (2).

PompaPenggerakDaya

HidrolikDayaEfisiensi

= (2)

Perubahan kapasitas, head dan daya pompa terhadap perubahan putaran dinyatakan dalam

hubungan afinitas dalam persamaan-persamaan pada persamaan (3).

3

3

2

1

2

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1 ;;n

n

N

N

n

n

H

H

n

n

Q

Q=== (3)


23/61


Gambar 4. Cara Memperolehan Kurva Karakteristik Pompa

Disamping persamaan-persamaan yang telah dibahas sebelumnya, sejumlah persamaan-

persamaan lain juga digunakan pengolahan hasil pengujian. Adapun persamaan-persamaan

tersebut adalah:

a. Debit aliran:

]/[m215

8 32/5 shCgQ ee= (4)

5765,0=eC

weire hh += 00085,0

weirh = tinggi air dalam weir meter [m]

b. Head total:


24/61


( ) [m]Q1017,1 25xHHH sd += (5)

c. Daya hidrolik:

[Watt]gQHNh = (6)

d. Daya pompa:

[Watt]60

2L

nmgNp

= (7)

e. Efisiensi pompa:

%100xN

N

p

h= (8)

4. PROSEDUR PENGUJIAN

4.1. Pemeriksaan Sebelum Pengujian

1. Periksalah kedudukkan petunjuk alat ukur, apakah ada penyimpangan dari

semestinya

2. Catatlah kedudukan petunjuk alat-alat ukur tersebut

3. Isilah bak penampung dengan air bersih secukupnya

4. Pastikan bahwa dinamometer dalam keadaan setimbang (menunjukkan angka

nol) dan pergerakannya tidak terganggu oleh kabel

5. Teliti hubungan kabel antara instrument

6. Pastikan bahwa tegangan listrik yang diperlukan cocok dengan tegangan jala-

jala yang akan dipakai

7. Jangan memutar pompa sebelum diisi dengan air

4.2. Menjalankan Pompa

1. Pastikan bahwa volume air tangki cukup hingga tidak akan terjadi penghisapan

udara luar

2. Buka katup isap K2 dan K5 dan tutup katup K1 dan K3

3. Isi pipa hisap pompa 1 dan 2 dengan air melalui penutup P sampai penuh.

Sesudah itu tutup katup K4

4. Masukkan hubungan listrik pada sistem, saklar F pada posisi on

5. Putarlah pompa dengan memutar tombol G dengan perlahan-lahan sampai

kedua pengukur tekanan pipa tekan bergerak naik


25/61


6. Bukalah katup K1 dan K3, periksalah bahwa pada kedua pompa ada aliran

7. Sesudah semua udara dalam pipa keluar, tutuplah katup K1 dan K3

8. Set kedudukan masing-masing katup dan lepas kopling pompa yang tidak

diperlukan sesuai dengan pengujian

9. Instalasi siap dipergunakan untuk pengujian

4.3. Pengujian Pompa Tunggal

1. Buka kopling pompa 2

2. Tutup katup C dan B, katup lainnya terbuka

3. Jalankan motor

4.4. Pengujian Pompa Seri

1. Semua kopling terpasang

2. Tutup katup K3 dan K5, katup lainnya terbuka

3. Jalankan motor

4.5. Pengujian Pompa Paralel

1. Semua kopling terpasang

2. Tutup katup K4, katup lainnya terbuka

3. Jalankan motor

5. TUGAS-TUGAS1. Hitung besaran-besaran yang dinyatakan dalam persamaan (4) s/d (8)

2. Buat grafik-grafik dari

a. Hvs Q

b. vs Q

c. Nhvs Q

d. Npvs Q

e. Kurva iso-efisiensi

3. Buat analisis dari grafik-grafik dan besaran-besaran yang diperoleh

4. Buat kesimpulan dari pengujian yang telah dilakukan


26/61

Tabel Data Pengujian Pompa

Pengujian Pompa Tunggal Pengujian Pompa Seri

n Hs Hd m Hweir Hs [m] Hd [m] m Hweir

[rpm]

Bukaan

Katup [m] [m] [kg] [m] 1 2 1 2 [kg] [m]


27/61

Modul: Pengujian Turbin Kaplan

III. PENGUJIAN TURBIN KAPLAN

1. TUJUAN Untuk mengetahui cara-cara pengujian turbin Kaplan

Untuk mengetahui karakteristik dan unjuk kerja dari turbin yang diuji meliputi:

Karakteristik kapasitas keluaran turbin yaitu daya keluaran pada kecepatan

putar poros dan head yang konstan

Karakteristik efisiensi turbin pada kecepatan putar poros optimum dan head

konstan (kurva efisiensi-kapasitas atau berubah-ubah/kurva iso-efisiensi).


Turbin air yang diuji ini merupakan turbin Kaplan dengan poros horisontal. Momen

keluaran turbin diukur dengan dinamometer rem yang terpasang di ujung poros turbin.

Besarnya ditentukan dari perbedaan posisi seimbang pegas. Posisi nol pegas harus

ditentukan sebelum pengujian dilakukan. Daya turbin ditentukan dari momen keluaran dan

putaran poros yang diukur dengan tachometer.Daya poros turbin dapat diatur dengan mengubah sudut sudu-sudu turbin dan guide

vane. Daya turbin diatur oleh sejumlah guide vane yang dapat digerakkan dengan batang

tangan. Laju aliran air dapat dihitung dengan mengukur perbedaan tekanan. Instalasi

pengujian dapat dilihat pada Gambar 1. Sejumlah katup terpasang pada instalasi dapat

digunakan untuk mengatur arah aliran air.

3. PENGOPERASIAN TURBIN

Dalam pengoperasian turbin Kaplan untuk pengujian ini, beberapa hal yang perlu

diperhatikan adalah:

a. Operasi turbin harus selalu dilakukan dengan maju (daya membesar).

b. Beban momen turbin diperbesar dengan mengatur beban pada pegas rem.

c. Selisih tekanan pada sisi isap dan sisi masuk turbin dapat dibaca pada

manometer pipa U.


28/61


Gambar 1. Instalasi Pengujian Turbin Kaplan


29/61


4. PENGAMATAN

Data pengamatan yang diukur dalam pengujian ini dapat disusun sebagaimanadiberikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Data Hasil Pengujian

n Hventury Hst FNo

[rpm] [mm Hg] [mm Hg] [N]

n = Putaran turbin

F = Gaya yang terukur dinamometer

ventH = Selisih tekanan pada Ventury

stH = Selisih tekanan statik pada sisi masukan dan sisi keluaran turbin

5. PENGOLAHAN DATA DAN PERHITUNGAN

Dengan pemanfaatan persamaan-persamaan energi aliran, kontinuitas dan

hidrostatika, debit aliran dapat dihitung. Berikut ini diberikan persamaan-persamaan yang

diperlukan dan langkah-langkah untuk perhitungan dalam pengolahan data hasil pengujian.

Perhitungan

Data utama = 20o

n = ..rpm


30/61


F = ...N

H =.m

stH = .m

=...N/m3

Debit aliran, Q

Debit aliran yang diukur dengan tabung Ventury dihitung dengan

persamaan:

4241

122 12

4

12

DD

HgDD

Q

V

=

(1)

Kecepatan sudut,

sec]/[60

2rad

n=

(2)

Daya turbin,Np

][WattTNp = (3)

Head turbin yang tersedia,Ht

][6,12 mzHH stt += (4)

Daya yang tersedia,Na

][2

WattHQN TOHa = (5)

Efisiensi,

%100=a

p

N

N (6)


31/61


Tabel 2. Pengolahan Data Hasil Pengujian

N Hventury Hst T Na Np

Perhitungan koreksi untukHtkonstan = .m, dapat dilakukan dengan menggunakanhukum kesebangunan (similaritas). Hukum kesebangunan dapat dinyatakan dengan

hubungan-hubungan pada persamaan-persamaan (7).

22

21

22

21

2

1

D

D

n

n

H

H= ;

32

31

2

1

2

1

D

D

n

n

Q

Q= ;

52

51

32

31

2

1

D

D

n

n

N

N= (7)

Hasil perhitungan dengan pemanfaatan persamaan-persamaan (7) dapat diolah ke dalam

bentuk Tabel 3.

Tabel 3. Pengolahan Data dari Hukum Kesebangunan

n Q T Na Np


32/61


6. TUGAS-TUGAS

Data hasil pengujian dan pengolahan datanya dapat dinyatakan ke dalam grafik-

grafik untuk mengetahui karakteristik turbin yang telah diuji. Adapun grafik-grafik

karakteristik tersebut adalah:

a).Npvs n( konstan)

b). Tvs n( konstan)

c). vs n( konstan)

d).Npvs Q( konstan)

e). Tvs Q( konstan)

f). Qvs n( konstan)

g). Kurva iso-efisiensi terhadap kapasitas

h). Kurva iso-efisiensi terhadap putaran


33/61

Modul: Pengujian Kompresor Torak

IV. PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

1. TUJUAN

Untuk mengetahui kinerja kompresor torak pada kondisi kerja stasioner.

Untuk mencari karakteristik kompresor torak pada beberapa kecepatan putar yang

ditampilkan dalam:

Kurva tekanan vs volume

Kurva efisiensi volumetrik vs rasio tekanan

Kurva efisiensi isotermal vs rasio tekanan


Kerja kompresor torak didasarkan pada proses penghisapan dan penekanan sejumlah

udara pada silinder selama langkah kerja. Udara dikompresikan secara politropik

sehingga peningkatan tekanan dan kenaikan temperatur terjadi. Udara bertekanan dari

silinder keluar melalui katup tekan ke dalam sistem yang bertekanan lebih rendah.

Gerak torak maju mundur ini menghasilkan siklus aliran tersebut berlangsung secara

terus-menerus. Instalasi pengujian ditunjukkan pada Gambar 1. Dari gambar ini tampak

tata letak alat ukur serta komponen-komponen utama peralatan tersebut. Gambar 2

menunjukkan gambar skematik instalasi pengujian dan stasiun pengukuran yang

merupakan tempat melakukan pengukuran.

Kompresor torak digerakkan oleh motor listrik. Transmisi daya yang digunakan adalah

transmisi sabuk daya. Kerja mekanik yang dilakukan oleh motor dapat dicari dengan

mengukur torsi motor dan putaran motor diukur dengan takometer. Kondisi-kondisi

udara pada stasiun-stasiun penting dapat diketahui dengan mengukur tekanan dan

temperaturnya. Kelembaban udara masuk dan keluar kompresor dapat dicari dengan

diagram psikrometrik setelah temperatur bola basah dan bola kering diketahui. Laju

aliran udara diukur dengan menggunakan orificedan manometer.


34/61


Gambar 1. Instalasi Pengujian Kompresor Torak

Gambar 2. Skematik Peralatan Uji Kompresor Torak

Spesifikasi Kompresor

Data spesifikasi kompresor yang digunakan pada pengujian ini adalah:

- Volume langkah : VL = 22,18810-5

m3

- Volume clearence : VC = 2,37310-5

m3

= 2,41410-5

m3 ; untukp2= 9 bar


35/61


- Jumlah silinder : 2 buah

- Lengan torsi : r = 0,16 m

- Perbandingan transmisi : i = nmotor/nkompresor = 3,53

3. PROSEDUR PENGUJIAN DAN PENGAMATAN

Sebelum pengujian dilakukan, beberapa persiapan dan pemeriksaan awal harus

dilakukan. Adapun pemeriksaan awalnya adalah:

Memeriksa alat-alat apakah semua dalam keadaan baik.

Memeriksa volume cairan manometer.

Memeriksa kondisi air pembasah pada termometer bola basah

Memeriksa tinggi muka minyak pelumas kompresor. Pelumas yang dipakai adalah

minyak Shell Corona D37 atau yang sejenisnya.

Memeriksa tegangan listrik yang diminta, apakah sesuai dengan tegangan jala-jala

yang akan dipergunakan.

Masukkan tombol listrik kemudian ubah saklar ke posisi on

Mencatat kondisi awal yang ditunjukkan oleh semua alat ukur.

Untuk setiap kondisi pengujian, berikut ini parameter-parameter yang diamati:

Temperatur pada stasiun 1, 2, dan 3

Tekanan udara pada stasiun 1, 2, dan 3

Beda tekanan pada orifice

Kecepatan putaran kompresor

Gaya pada dinamometer

Temperatur bola basah dan bola kering pada sisi masuk dan sisi keluar instalasi

pengujian.

4. FORMULASI-FORMULASI PENGOLAHAN DATA

Formulasi-fomulasi yang penting berkaitan dengan pengujian kompresor torak

diberikan berikut ini.

Kerja Politropik

yKTmn

nW lapol

1= , kW (1)

Kerja Isotermal


36/61


= 1)ln( 11 n

n

ppaiso rrRTmW , kW (2)

Kerja Mekanik

FnW kompmek51091,5 = , kW (3)

Efisiensi Politropik

%100xW

W

mek

pol

pol= (4)

Efisiensi Isotermal

%100xW

W

mek

iso

pol= (5)

Efisiensi Volumetrik

%100101,9

6 x

nx

m

komp

avol

= (6)

Laju Aliran Massa Udara

3

3310574,6T

ppxma

= , kg/s (7)

Laju Aliran Massa Uap Air

av mm1+

=

(8)

keringudaramassa

airuapmassa= , dapat diperoleh dari diagram psikrometrik atau dihitung dari

hubungan-hubungan termodinamika campuran udara dan uap air.

Dimana:

n = indeks politropik

R = konstanta udara = 0,2871 kJ/(kg K)

1

2p

p

pr =

'10678,9 15

01 ppp = , atm abs

'10868,9 21

02 ppp = , atm abs

'10679,9 25

03 ppp = , atm abs

0p = tekanan atmosfir, atm

0p = data dari pengamatan i=1, 2, 3

0p = dalam mm H

2O

iT = ti(oC) +274,15, dalam Kelvin, tiadalah data pengamatan


37/61


Untuk lebih jelasnya mengenai proses-proses kompresi tersebut dapat diperhatikan pada

diagramp-Vsebagai berikut:

Penentuan Indeks Politropik (n)

Untuk proses kompresi politropik berlaku:

n

n

p

p

T

T1

1

2

1

2

=

(9)

Ambil logaritmanya:

=

1

2

1

2lnln

p

p

n

ln

T

T (10)

Misalkan

=

=

=

1

2

1

2ln

1,ln

p

pXdan

n

na

T

TY ii

Maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

(11)ii XaY =

Dengan metode least squarediperoleh:

22 )(

)(

ii

iiii

XXN

YXYXNa

= (12)

5. PEMBACAAN DIAGRAM PSIKROMETRIK

Misalkan pada saat masuk kompresor, hasil pengukuran adalah:

CTwbo

26= , CTdbo

27=

Maka dari diagram psikrometrik didapat: 0,021 kg/kg


38/61


Gambar 3. Diagram Psikrometrik


39/61


6. TUGAS-TUGAS

1. Buktikan rumus 1, 2, 3, dan 6

2. Hitung indeks politropik

3. Hitung laju aliran massa uap air pada saat masuk dan keluar kompresor

4. Buat diagram ma, Wpol, Wiso,

5. Buat diagram indikator (diagramp-v)

1. padap2 = 6 bar danp2 = 0 bar, atau

2. pada p2 = 6 bar (atau p2 = 9 bar) untuk 2 macam putaran kompresor

(ditentukan asisten)

Cara Pembuatan Diagramp-V

Langkah 1 2 dibuat dengan menggunakan hubungan:

konstan2211

=== AVpVp nn

ndihitung dari persamaan (9) danp1,p2, T1, dan T2dari data pengujian.

LVVV = e1 ,a

p

AV

1

22

=

Titik-titikxiditentukan dari hubungan:


40/61


n

l

p

AV

=

xixi

pxidipilih antarap1danp2.

Langkah 3 4 dibuat dengan menggunakan hubungan

konstan4433 ==== BVpVpVp n

yynn

140323 ,, ppVVpp ===

Titik-titik Yiditentukan dari hubungan

n

l

p

AV

=

yi

xi


41/61

Tabel Data Pengujian

Kondisi Awal:

p1= mmH2O p= mmH2O

p2= mmH2O p3= mmH2O

nm p1 p2 p3 p T1 T2 T3No.

[rpm] [mmH2O] [bar] [mmH2O] [mmH2O] [C] [C] [C]

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4


42/61

Modul: Pengujian Motor Bensin

V. PENGUJIAN MOTOR BENSIN

1. TUJUAN

Untuk mengetahui prinsip-prinsip kerja dan karakteristik motor bensin. Untuk memahami pengujian dan evaluasi parameter prestasi motor bensin

2. PRINSIP KERJA DAN PARAMETER PRESTASI MESIN

Motor bensin yang digunakan sebagai penggerak tenaga termal pembakaran bekerja

berdasarkan siklus Otto. Siklus Otto yang ideal memiliki tahapan-tahapan antara lain:

langkah isap (proses tekanan konstan), langkah kompresi (isentropik), pembakaran

(pemasukan kalor pada volume konstan), langkah kerja (isentropik), proses

pembuangan (pengeluaran kalor pada volume konstan), dan langkah buang (tekanan

konstan). Motor bensin sering pula disebut sebagai Spark Ignition Engine, karena

penyalaan bahan bakarnya menggunakan loncatan bunga api listrik yang dihasilkan

oleh busi. Hal ini yang membedakan prinsip kerja antara motor bensin dengan motor

diesel. Komponen lainnya yang cukup penting pada motor bensin adalah karburator

yang memiliki fungsi sebagai tempat pencampuran bahan bakar dengan udara.

Pencampuran tersebut terjadi karena bahan bakar terisap masuk ke dalam karburator.

Beberapa parameter prestasi motor bakar torak adalah:

Daya poros (Np).

Tekanan efektif rata-rata (pe), efisiensi termal (t), dan efisiensi volumetrik (v).

Pemakaian bahan bakar (mf) dan pemakaian bahan bakar spesifik (Be).

Perbandingan bahan bakar udara (AFR).

Untuk berbagai kondisi operasi, nilai parameter prestasi tersebut akan bervariasi

nilainya. Dengan variasi kondisi operasi nilai paramter juga akan bervariasi. Dari data-

data ini, karakteristik motor bakar dapat digambarkan. Variabel-variabel operasi yang

dapat digunakan dalam pengujian ini adalah:

Putaran, n[rpm]

Beban (momen puntir), T[Nm]

Katup gas


43/61



Instalasi pengujian yang digunakan dalam pengujian ini diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar lebih detail komponen-komponen motor bakar itu ditunjukkan pada Gambar 2 dan

langkah kerja yang lebih aktual dari siklus kerjanya diberikan pada Gambar 3.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Motor Bensin

Spesifikasi motor bensin yang digunakan pada pengujian ini adalah:

Pabrik : Toyota Motor, Japan

Type : 7 - KE

Jenis : Motor Bensin, 4 silinder sebaris, 4 langkah, 2 katup per silinder,

cam di tengah dilengkapipush-roddan hidraulik filter.

Dia. silinder : 80,5 mm

Langkah torak : 87,5 mm

Vol langkah torak : 1781 cc

Rasio kompresi : 9 : 1

Firing order : 1 3 4 2

Daya maksimum : 84 PS pada 4800 rpm

Torsi Maksimum : 14,6 kgm pada 2800 rpm


44/61


Suplai bahan bakar : Electronics Fuel Injection

Sistem Pendinginan : Air, dengan pompa listrik

Sistem Bahan Bakar : Pompa sirkulasi, dengan pendingin air

Tekanan : 240 s/d 275 kN/m2( 35 s/d 40 lbs/in )

Bahan Bakar : Premium Pertamina

Gambar 2. Komponen Utama Motor Bakar Gambar 3. Siklus Sebenarnya

Gambar 4. Skematik Peralatan Pengujian


45/61


Gambar 5. Prinsip Kerja Pengukuran Dinamometer

4. PROSEDUR PENGUJIAN

Persiapan sebelum pengujian

a. Periksa bahan bakar di dalam tangki bahan bakar, jika kurang harus ditambah.

b. Periksa minyak pelumas, tambah bila kurang.

c. Air pendingin yang bersih perlu dialirkan ke dalam dinamometer, blok mesin,

pendingin pelumas dan gas kalorimeter. Buka penuh katup aliran air pendingin

minyak pelumas. Katup penambah air pendingin harus diatur selama pengujian

untuk mempertahankan temperatur air pendingin antara 70 hingga 75oC. Katup

aliran air pendingin minyak pelumas baru dibuka setelah mesin jalan dan diatur

sehingga temperatur minyak pelumas 80oC.

Prosedur menjalankan dan mematikan motor bakar seperti yang diberikan oleh asisten.

Pengujian dapat dilakukan dengan metode:

a. beban berubah-ubah, katup gas konstan

b. beban dan katup gas berubah-ubah, putaran konstan

Untuk tiap kondisi operasi, parameter pengukuran meliputi:

Momen putar

Pemakaian bahan bakar

Perbedaan tekanan udara pada orifice

Temperatur air pendingin masuk motor

Temperatur pendingin keluar motor

Laju aliran air pendingin motor


46/61


47/61


Perbandingan udara bahan bakar

b

u

m

mAFR

&

&=

Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara

sebenarnya dengan laju aliran massa udara ideal.

100iu

uv

m

m

&

&= (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

1000

60)( 1 = uiu anzVm & (kg/jam)

u = massa jenis udara ideal

)K(

)cmHg(106446,4 3

T

puu

=

Efisiensi termal

5106,3

=LHVm

N

b

et

& (%)

LHVbensin = 42697 kJ/kg

Neraca Energi

Energi masuk

3600

LHVmE bin

= (kW)

Energi keluar

(kW)lossapeout EENE ++=

aaaap TCQ

E =3600

(kW)

(kW))( apeinloss ENEE +=

5. TUGAS

a.Hitung seluruh parameter prestasi pada pengujian ini

b.Gambarkan parameter prestasi tersebut terhadap putaran motor

c.Gambarkan grafik neraca energi

d.Berikan analisis dan kesimpulan terhadap hasil


48/61

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR BENSIN

Kelompok : Tem

Tanggal : TekBah

Air Pendingin MesinNo.

Putaran

(rpm)

Beban

(Nm/kg) Tin (oC) Tout (

oC) Q(lt/s)

Ba

pe


49/61

Modul: Pengujian Motor Diesel

VI. PENGUJIAN MOTOR DIESEL

1. TUJUAN

Untuk mengetahui prinsip-prinsip kerja dan karakteristik motor Diesel. Untuk memahami pengujian dan evaluasi parameter prestasi motor Diesel

2. PRINSIP KERJA DAN PARAMETER PRESTASI MESIN

Secara umum, motor bakar torak dapat dibagi menjadi dua tipe dasar, yaitu spark-

ignition engine dan compression-ignition engine. Pada spark-ignition engine, campuran

bahan bakar dan udara dibakar oleh busi (spark plug). Sedangkan pada compression-

ignition engine, udara dikompresikan pada tekanan dan temperatur yang cukup tinggi

dimana pembakaran akan berlangsung secara spontan ketika bahan bakar disemprotkan.

Karena spark-ignition engine relatif ringan dan murah sehingga cocok digunakan pada

kendaraan bermotor. Compression-ignition engine lebih umum digunakan dengan

pertimbangan bahan bakar lebih ekonomis dan daya yang dihasilkan besar.

Motor diesel menggunakan prinsip compression ignition engine. Pada langkah isap

hanyalah udara segar saja yang masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak hampir

mencapai TMA (titik mati atas) bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder. Terjadilah

proses penyalaan untuk pembakaran, pada saat udara di dalam silinder sudah bertemperatur

tinggi. Persyaratan ini dapat dipenuhi apabila digunakan perbandingan kompresi yang

cukup tinggi, berkisar antara 12 sampai 25.

Beberapa parameter prestasi motor bakar torak adalah:

Daya poros (Np).

Tekanan efektif rata-rata (pe), efisiensi termal (t), dan efisiensi volumetrik (v).

Pemakaian bahan bakar (mf) dan pemakaian bahan bakar spesifik (Be).

Perbandingan bahan bakar udara (AFR).

Untuk berbagai kondisi operasi, nilai parameter prestasi tersebut akan bervariasi

nilainya. Dengan variasi kondisi operasi nilai paramter juga akan bervariasi. Dari data-data

ini, karakteristik motor bakar dapat digambarkan. Variabel-variabel operasi yang dapat

digunakan dalam pengujian ini adalah:

Putaran, n[rpm]

Beban (momen puntir), T[Nm]

Katup gas


50/61



Instalasi pengujian yang digunakan dalam pengujian ini ditunjukkan pada Gambar

1. Gambar skematik pengujian diberikan pada Gambar 2 dan prinsip kerja pengukuran

dinamometer diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Motor Diesel

Spesifikasi motor diesel yang digunakan dalam pengujian mesin:

Pabrik : Toyota Motor, Japan

Type : 2LJenis : Motor Diesel, 4 silinder sebaris, 4 langkah, 2 katup per silinder, cam

di atas.Diam. silinder : 92 mm

Langkah torak : 92 mm

Vol. langkah torak : 2446 ccRasio Kompresi : 22,2 : 1

Firing Order : 1 3 4 2

Daya maksimum : 83 PS pada 4200 rpmTorsi maksimum : 16,3 kgm pada 2400 rpm

Sistem bahan bakar : Solar Pertamina/Direct Injection/Distribution Pump.

Sistem pendinginan : Air/Sirkulasi Luar/Temperatur Konstan.Sistem pelumasan : Mesran Pertamina/Sirkulasi Luar/Temperatur Konstan.


51/61


52/61


Untuk tiap kondisi operasi, parameter-parameter yang diukur adalah:

Momen putar

Pemakaian bahan bakar

Perbedaan tekanan udara pada orifice

Temperatur air pendingin masuk motor

Temperatur pendingin keluar motor

Laju aliran air pendingin motor

5. METODE PERHITUNGAN

Parameter prestasi motor bensin dihitung dengan memanfaatkan persamaan-persamaan

yang diberikan berikut:

Daya poros efektif

TNe =

305,9549

nTNe

= (kW)

T= momen putar

n = putaran motor (rpm)

Tekanan efektif rata-rata

raklangkah tovolume

siklusperKerja=ep

6

1

1060)(

=anzV

Np ee (kPa)

V1= volume langkah torak (cm3)

= jumlah silinder

= jumlah siklus per putarana

Laju pemakaian bahan bakar

6,350

= bbt

m & (kg/jam)

t = waktu pemakaian bahan bakar sebanyak 50 cm3(detik)

b

= massa jenis solar, 0,8200 g/cm3


53/61


Pemakaian bahan bakar spesifik

e

be

N

mB

&= (kg/kW-jam)

Laju aliran massa udara

u

uoru

T

ppDm

.3600105,4 26

= & (kg/jam)

= beda tekanan pada orifice(mm Horp 2O)

up = tekanan udara luar (cm Hg)

uT = temperatur udara luar (K)

D= diameter orifice, 55 cm

Perbandingan udara bahan bakar

b

u

m

mAFR

&

&=

Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara sebenarnyadengan laju aliran massa udara ideal.

100iu

uv

m

m

&

&= (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

1000

60)( 1 = uiu anzVm & (kg/jam)

u = massa jenis udara ideal

)K(

)cmHg(106446,4

3

T

puu

=

Efisiensi termal

5106,3

=

LHVm

N

b

et

& (%)

LHVsolar = 43057 kJ/kg

Neraca Energi

Energi masuk

3600

LHVmE

bin

= (kW)

Energi keluar

lossapeout EENE ++= (kW)

aaaap TCQ

E =3600

(kW)

)( apeinloss ENEE +=

(kW)


54/61


6. TUGAS-TUGAS

a. Hitung seluruh parameter prestasi pada pengujian ini

b. Gambarkan parameter prestasi tersebut terhadap putaran motor

c. Gambarkan grafik neraca energi

d. Berikan analisis dan kesimpulan terhadap hasil


55/61

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR DIESEL

Kelompok : TemTanggal : Tek

Bah

Air Pendingin MesinNo.

Putaran

(rpm)

Beban

(Nm/kg) Tin (oC) Tout (

oC) Q(lt/s)

Ba

pe


56/61

Modul: Pengujian Pembangkit Tenaga Uap

50

VII. PENGUJIAN PEMBANGKIT TENAGA UAP

1. TUJUAN Untuk mengetahui tahapan konversi energi yang terjadi pada sistem pembangkit uap

Untuk mengetahui efisiensi pembangkit tenaga sebagai parameter prestasi pada sistem

pembangkit tenaga uap

2. PRINSIP KERJA DAN KONVERSI ENERGI TENAGA UAP

Sistem pembangkit tenaga uap adalah sistem pembangkit yang mengkonversikan energi

yang dikandung bahan bakar menjadi energi poros turbin. Pengkonversian energi berlangsung

dengan tahapan sebagai berikut:

1. Energi bahan bakar dikonversikan menjadi energi termal dalam bentuk gas asap.

Tahap ini berlangsung pada alat pembakar.

2. Energi termal gas asap dipindahkan ke H2O sehingga energi termal H2O

meningkat. Tahap ini berlangsung pada permukaan pemanas pembangkit uap.

3. Energi termal H2O dikonversikan menjadi energi kinetik H2O ketika melewati

nosel.

4.

Energi kinetik H2O dikonversikan menjadi energi kerja poros di rotor turbin.

5. Energi kerja poros dikonversikan menjadi energi listrik pada pembangkit listrik.

Laju kalor masukan bahan bakar

ppbb NMQ = &&

Laju energi yang tersedia pada turbin

( )u mt tsW M h h= & &

Daya turbin

60

2 nLFNTB

= , (Watt)

Daya listrik

AVNLT = , (Watt)


57/61


51

Efisiensi turbin

)( ktsmt

TB

PT

hhM

N

=&

Efisiensi pembangkit daya instalasi

pb

LT

PINM

N

=&

Heat Rate

TB

mpukaplu

N

hhMHR

)( =

&

dengan:

bbM& = Laju pemakaian bahan bakar (Pembangkit Uap + Pemanas Lanjut)

Npb = Nilai pembakaran bahan bakar (38000 kJ/kg)

uM& = Laju aliran massa air/uap (=

TOT EJ M M& & )

TOTM& = Laju aliran massa air dari tangki timbang

EJM& = Laju aliran massa dalam ejektor

hmt = Enthalpi masuk turbin

hkts = Enthalpi uap keluar turbin teoritik (isentropik)

hkapl = Enthalpi uap keluar alat pemanas lanjut

hmpu = Enthalpi uap masuk pembangkit uap

F = Gaya dinamometer

L = Panjang lengan dinamometer (0,19m)

n = Kecepatan putar turbin (rpm)

V = Tegangan listrik (Volt)

A = Arus listrik (Ampere)


58/61


52

3. PROSEDUR PENGUJIAN DAN INSTALASI PENGUJIAN

Prosedur pengujian sistem pembangkit uap dapat diuraikan dalam langkah-langkah

berikut:

Bahan bakar dari sistem diperiksa untuk menentukan kelayakan pemakaiannya.

Sistem turbin uap dihidupkan dahulu untuk memanaskan air dalam boiler.

Pemeriksaan setiap bagian peralatan selama proses pemanasan dilakukan untuk

mengetahui sistem telah beroperasi dengan baik.

Proses pemanasan ditunggu sampai temperatur rata-rata yang diinginkan tercapai.

Temperatur dan tekanan rata-rata pada stasiun pengukuran dicatat untuk mendapatkan

tingkat keadaan termodinamika yang diperlukan dalam analisis.

Laju aliran massa yang dicatat meliputi aliran untuk make-up water, kondensor dan

bahan bakar.

Peralatan uji dimatikan setelah pengujian dilakukan

Gambar 1. Instalasi Pengujian Pembangkit Tenaga Uap


59/61


53

Peralatan uji yang digunakan dalam pengujian ini diperlihatkan pada Gambar 1. Sedangkan

gambar skematiknya diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Skematik Pengujian Pembangkit Tenaga Uap

Keterangan Gambar

APL: Alat Pemanas Lanjut PMP: Pompa Pasok Menara PendinginBB: Beban PSIR: Pompa Sirkulasi

BNR: Alat Pembakar PSTH: Pompa Pasok Tangki Air Harian

CON: Kondensor PU: Pembangkit Uap

EJ: Ejektor RES: Reservoir Air

MEJ: Meteran Air Ejektor RTM: Rotameter

MP: Menara Pendingin TAH: Tangki Air Harian

PAU: Pompa Air Umpan TB: Turbin Uap

PEJ: Pompa Ejektor TBB: Tangki Bahan Bakar

PKON: Pompa Kondensat TP: Tangki Penampung

PL: Pembangkit Listrik TT: Tangki Timbangan


60/61


54

4. DATA PENGUJIAN

Besaran yang diukur langsung dalam pengujian ini diberikan pada Tabel 1 dan besaran yang

diukur tidak langsung diberikan pada Tabel 2.

Tabel 1. Besaran yang diukur langsung

Besaran Lambang Satuan Nilai

Tekanan Barometer Pbar bar

Tekanan Uap Keluar Turbin Pkpu Kg/cm2

Temperatur Uap Keluar Turbin TkpuoC

Tekanan Uap Masuk Turbin Pmt bar

Temperatur Uap Masuk Turbin Tmt oC

Tegangan Listrik V Volt

Arus Listrik I Ampere

Gaya Dinamometer F Newton

Putaran n rpm

Lengan Momen L m

Tabel 2. Besaran yang diukur tidak langsung

Besaran Saat Awal Saat AkhirPenunjukan

Awal

Penunjukan

Akhir

Laju aliran

massa air total

Laju aliran

massa air ejektor

Laju aliran

massa air bahan

bakar


61/61

panduan praktikum pengujian mesin 2010'.pdf

Documents