panduan praktikum pengujian mesin

Modul: Pengujian Mesin Pendingin

PANDUAN PRAKTIKUM

PENGUJIAN PRESTASI MESIN

Disusun untuk Memandu Pelaksanaan Matakuliah MS4240 Praktikum Pengujian Mesin

Penyunting: Dr. Ir. I Made Astina

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

0

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI 1

ATURAN DAN TATA TERTIB 1. Dosen Penanggung jawab dan Aturan Pelaksanaan Matakuliah MS4240

Praktikum Pengujian Mesin

2

2. Aturan Kelulusan Matakuliah 2

3. Asisten dan Peran 3

4. Modul Praktikum dan Tempat Praktikum 3

5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan 4

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai 4

7. Penilaian Modul Praktikum 4

MODUL-MODUL PRAKTIKUM

I Pengujian Mesin Pendingin 5

II Pengujian Pompa Sentrifugal 18

III Pengujian Turbin Kaplan 25

IV Pengujian Kompresor Torak 31

V Pengujian Motor Bensin 40

VI Pengujian Motor Diesel 47

1

ATURAN DAN TATA TERTIB

1. Dosen Penanggung-jawab • Ir. I Nengah Diasta, M.T.

Koordinator 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 Diesel

2. Aturan Kelulusan Matakuliah • Peserta yang tidak mengikuti salah satu modul praktikum dari modul yang

diwajibkan, peserta 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, 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. Nilai dihitung dengan

2

memberi bobot 70% nilai rata-rata praktikum dan 30% dari nilai ujian

akhir semester.

3. Asisten dan Peran • Asisten adalah mahasiswa tingkat akhir yang sedang mengerjakan tugas

sarjana di laboratorium yang menyelenggarakan modul-modul praktikum

dalam matakuliah praktikum ini dan tidak sedang mengambil matakuliah

praktikum 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

No. Modul Praktikum Tempat Praktikum

1 Pengujian Mesin Pendingin Lab Teknik Pendingin

2 Pengujian Pompa Sentrifugal Lab Mesin-Mesin Fluida

3 Pengujian Turbin Kaplan Lab Mesin-Mesin Fluida

4 Pengujian Kompresor Torak Lab Mesin-Mesin Fluida

5 Pengujian Motor Bensin Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi

6 Pengujian Motor Diesel Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi

3


5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan

• Laporan dibuat oleh setiap praktikan. Laporan dibuat dengan tulis tangan

dan format laporan yang mudah dimengerti, jelas, dan singkat.

• Laporan diserahkan paling lambat 5 hari setelah praktikum pada pukul

15.00.

• Laporan diserahkan berkelompok dan dikumpulkan di Lab Teknik

Pendingin dan ketika menyerahkan laporan, peserta wajib meminta tanda

terima.

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai • Asisten Pengawas mengambil laporan langsung ke Lab Pendingin.

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

batas akhir laporan praktikum peserta diserahkan. Laporan dibuat oleh

setiap praktikan. Laporan dibuat dengan tulis.

7. Penilaian Modul Praktikum Penilaian setiap modul praktikum pada peserta meliputi: kesiapan praktikum,

keaktifan dan ketrampilan serta hasil praktikum yang diserahkan dalam

bentuk Laporan praktikum.

0


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


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


Gambar 1. Skema Sistem Mesin Pengujian Kompresi Uap

3


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


h. Laju aliran kalor yang diberikan oleh udara pada saluran udara evaporator

(kW)

i. Faktor simpang (bypass factor, BF), dan factor sentuh (contact factor, CF)

dari evaporator

4. PROSEDUR PENGUJIAN Sebelum pengujian, semua tombol dan saklar listrik pada panel kontrol dalam

posisi “off”. Periksa air distilasi untuk temperatur bola basah di kedua saluran

udara (kondensor dan evaporator). Cara pengoperasian mesin tergantung pada

cara kerja mesin yang dipilih.

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

mampu memberikan daya sekitar 1,2 kVA.

b. Ubahlah posisi MCB (main circuit board) di panel kontrol pada posisi “on”.

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

d. Hubungkan saklar pompa Sp pada posisi “on” agar arus masuk ke kontaktor

K4 dan pompa M5 bekerja lebih dahulu (perhatikan gambar).

e. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

f. Tekan tombol saklar S1 (warna hijau) posisi “on” (lampu indikator nyala).

Pada langkah ini pompa air pendingin harus sedang bekerja (langkah 4),

sehingga kompresor secara otomatis mulai bekerja.

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


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


d. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

e. Tekan tombol saklar S2 (warna hijau) posisi “on” (lampu indikator nyala),

sehingga kompresor dapat bekerja.

5


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


b. Ubahlah posisi MCB 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


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:

zxBF = ;

zyCF = ; 1=+ CFBF

WBT50 %

m

TDB

xkb

k

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

evaudref hh

Qm

−= − (1)

refm = laju aliran massa refrigeran

evaud−Q = jumlah udara yang diserap dari udara di dalam saluran

kondensor ⋅

m

4h = entalpi jenis refrigeran yang masuk evaporator

7


1h = entalpi jenis refrigeran yang keluar evaporator

2. Efisiensi kerja (kompresor hermatik)

jalajala

refrefallk W

hhm

−

−=

)( 21,η (2)

allk ,η = 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

WQCOP = (5)

COP = koefisien kinerja mesin pendingin (coefficient of performance)

kompW = kerja yang termanfaatkan kompresor

6. Koefisien kinerja pompa kalor:

komp

kond

WQPF = (6)

PF = kinerja pompa kalor (performance factor)

kompW = kerja yang termanfaatkan kompresor

8


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

AVm rudud ρ= (7)

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

udρ = massa jenis udara kering pada saluran udara (kg/m3)

= luas penampang saluran udara kondensor (mA 2)

= 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

293101325

Pρρ = (10)

udρ = massa jenis udara pada tingkat keadaan dan (kg/mudp udT 3)

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

200C)

9


udp = tekanan statik udara kering (N/m2)

udT = temperatur mutlak udara kering, (K) DBT

6. BF & CF EVAPORATOR

BF 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


Tabel Data Pengamatan Daya jala-

jala Siklus Kompresi Uap Saluran Udara Kipas

1 2 3 4 Kondensor Evaporator

Masuk Keluar masuk KeluarNo

K1 K2 Volt Amp.

p T p T p T p TTwb Tdb Twb Tdb

V Twb Tdb Twb TdbV

Tanggal pengujian: Kelompok: Kondisi Udara lingkungan: p = mBar, T = K, RH = %

11


12


13

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 POMPA Pompa 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 flow dan mixed flow.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Pompa Sentrifugal

14


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

15


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).

gv

gv

HHH sdsd 22

22−+−= (1)

dimana Hd adalah discharge head, Hs adalah suction head. Kinerja hidrolik dan mekanik

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

PompaPenggerakDayaHidrolikDayaEfisiensi

= (2)

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

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

3

3

2

12

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1 ; ;n

nNN

n

nHH

nn

QQ

=== (3)

16


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:

]/[m 2158 32/5 shCgQ ee= (4)

5765,0=eC weire hh += 00085,0

weirh = tinggi air dalam weir meter [m]

b. Head total:

17


( ) [m] Q1017,1 25xHHH sd +−= (5)

c. Daya hidrolik:

[Watt] gQHNh ρ= (6)

d. Daya pompa:

[Watt] 602 LnmgN pπ

= (7)

e. Efisiensi pompa:

%100xNN

p

h=η (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

18


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-TUGAS 1. Hitung besaran-besaran yang dinyatakan dalam persamaan (4) s/d (8)

2. Buat grafik-grafik dari

a. H vs Q

b. η vs Q

c. Nh vs Q

d. Np vs Q

e. Kurva iso-efisiensi

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

4. Buat kesimpulan dari pengujian yang telah dilakukan

19


Tabel Data Pengujian Pompa

Pengujian Pompa Tunggal Pengujian Pompa Seri Pengujian Pompa Paralel n Hs Hd m Hweir Hs [m] Hd [m] m Hweir Hs [m] Hd [m] m Hweir

[rpm]

Bukaan

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

20

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).

2. INSTALASI PENGUJIAN 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”.

21


Gambar 1. Instalasi Pengujian Turbin Kaplan

22


4. PENGAMATAN

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

Tabel 1. Data Hasil Pengujian

n Hventury Hst F No α

[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 α = 20o

n = …………..rpm

23


F = ………..….N

H∆ =…………….m

stH∆ = …………….m

γ =………..…….N/m3

Debit aliran, Q

Debit aliran yang diukur dengan tabung Ventury dihitung dengan

persamaan:

42

41

122 12

412

DD

HgDD

QV

−

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⋅⋅⋅

⋅⋅⋅

=γγ

π (1)

Kecepatan sudut, ω

sec]/[60

2 radn⋅⋅=

πω (2)

Daya turbin, Np

][WattTN p ω⋅= (3)

Head turbin yang tersedia, Ht

][6,12 mzHH stt ∆+∆⋅= (4)

Daya yang tersedia, Na

][2

WattHQN TOHa ⋅⋅= γ (5)

Efisiensi, η

%100⋅=a

p

NN

η (6)

24


Tabel 2. Pengolahan Data Hasil Pengujian

α N Hventury Hst T Na Np η

Perhitungan koreksi untuk Ht konstan = ……….m, dapat dilakukan dengan menggunakan

hukum kesebangunan (similaritas). Hukum kesebangunan dapat dinyatakan dengan

hubungan-hubungan pada persamaan-persamaan (7).

22

21

22

21

2

1

DD

nn

HH

= ; 32

31

2

1

2

1

DD

nn

QQ

= ; 52

51

32

31

2

1

DD

nn

NN

= (7)

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

bentuk Tabel 3.

Tabel 3. Pengolahan Data dari Hukum Kesebangunan

α n Q T Na Np η

25


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). Np vs n (α konstan)

b). T vs n (α konstan)

c). η vs n (α konstan)

d). Np vs Q (α konstan)

e). T vs Q (α konstan)

f). Q vs n (α konstan)

g). Kurva iso-efisiensi terhadap kapasitas

h). Kurva iso-efisiensi terhadap putaran

26

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

2. INSTALASI PENGUJIAN

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 orifice dan manometer.

27


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 = 22,188·10-5 m3

- Volume clearence : VC = 2,373·10-5 m3

= 2,414·10-5 m3 ; untuk p2’= 9 bar

28


- 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

29


⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= − 1)ln( 11 n

n

ppaiso rrRTmW , kW (2)

Kerja Mekanik

FnW kompmek51091,5 −⋅= , kW (3)

Efisiensi Politropik

%100xWW

mek

polpol

=η (4)

Efisiensi Isotermal

%100xWW

mek

isopol

=η (5)

Efisiensi Volumetrik

%100101,9 6

xnx

m

komp

avol −

=η (6)

Laju Aliran Massa Udara

3

3310574,6T

ppxma

⋅∆= − , kg/s (7)

Laju Aliran Massa Uap Air

av mm1+

=γ

γ (8)

kering udara massaair uap massa

=γ , 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)

12

p ppr =

'10678,9 15

01 ppp −×−= , atm abs

'10868,9 21


'10679,9 25


0p = tekanan atmosfir, atm

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

0p∆ = dalam mm H2O

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

30


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

diagram p-V sebagai berikut:

Penentuan Indeks Politropik (n)

Untuk proses kompresi politropik berlaku:

n

n

pp

TT

1

1

2

1

2

−

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ (9)

Ambil logaritmanya:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

1

2

1

2 lnlnpp

nln

TT

(10)

Misalkan ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

−=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

1

2

1

2 ln1

,lnpp

Xdann

na

TT

Y ii

Maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

(11) ii XaY =

Dengan metode least square diperoleh:

22 )()(

ii

iiii

XXNYXYXN

aΣ−Σ

ΣΣ−Σ= (12)

5. PEMBACAAN DIAGRAM PSIKROMETRIK

Misalkan pada saat masuk kompresor, hasil pengukuran adalah:

CTwb o26= , CTdb

o27=

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

31


Gambar 3. Diagram Psikrometrik

32


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 (diagram p-v)

1. pada p2 = 6 bar dan p2 = 0 bar, atau

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

(ditentukan asisten)

Cara Pembuatan Diagram p-V

Langkah 1 – 2 dibuat dengan menggunakan hubungan:

konstan2211 === AVpVp nn

n dihitung dari persamaan (9) dan p1, p2, T1, dan T2 dari data pengujian.

LVVV −= e1 , apAV

1

22 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Titik-titik xi ditentukan dari hubungan:

33


nl

pAV ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

xixi

pxi dipilih antara p1 dan p2.

Langkah 3 – 4 dibuat dengan menggunakan hubungan

konstan4433 ==== BVpVpVp nyy

nn

140323 , , ppVVpp ===

Titik-titik Yi ditentukan dari hubungan

nl

pAV ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

yixi

34


Tabel Data Pengujian

Kondisi Awal:

p1= mmH2O ∆ p= mmH2O

p2= mmH2O p3 = mmH2O

Inlet

Outlet nm p1 p2 p3 ∆p T1 T2 T3

Tw Td Tw Td

Gaya No. [rpm] [mmH2O] [bar] [mmH2O] [mmH2O] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [N]

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

35

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 (ηt), dan efisiensi volumetrik (ηv).

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

36


3. INSTALASI PENGUJIAN

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 dilengkapi push-rod dan 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

37


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

38


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

39


5. METODE PERHITUNGAN

Parameter prestasi motor bensin dihitung dengan memanfaatkan persamaan-persamaan

yang diberikan berikut:

Daya poros efektif ωTN e =

305,9549nTN e

⋅= (kW)

T = momen putar

n = putaran motor (rpm)

Tekanan efektif rata-rata

raklangkah to volume

siklusper Kerja=ep

6

1

1060)(

⋅⋅⋅⋅

=anzV

Np e

e (kPa)

V1 = volume langkah torak (cm3)

z = jumlah silinder

= jumlah siklus per putaran a

Laju pemakaian bahan bakar

6,350⋅⋅= bb t

m ρ& (kg/jam)

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

bρ = massa jenis bensin, 0,7329 g/cm3

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

40


Perbandingan udara bahan bakar

b

u

mm

AFR&

&=

Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara

sebenarnya dengan laju aliran massa udara ideal.

100iu

uv m

m&

&=η (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

1000

60)( 1 ⋅⋅⋅⋅⋅= uiu anzVm ρ& (kg/jam)

uρ = massa jenis udara ideal

)K(

)cmHg(106446,4 3

Tpu

u−⋅=ρ

Efisiensi termal

5106,3 ⋅⋅⋅

=LHVm

N

b

et &

η (%)

LHV bensin = 42697 kJ/kg

Neraca Energi

Energi masuk

3600

LHVmE b

in⋅

= (kW)

Energi keluar

(kW) lossapeout EENE ++=

aaaap TCQ

E ∆⋅⋅⋅=3600

ρ (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

41


42

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR BENSIN Kelompok : Temperatur Lingkungan : oC Tanggal : Tekanan Udara Lingkungan : mm Bar Bahan Bakar :

Air Pendingin Mesin No.

Putaran

(rpm)

Beban

(Nm/kg) T in (oC) T out (oC) Q (lt/s)

Bahan Bakar per 50 cc (s)

∆p Udara

(mm H2O)

T gas Buang

(oC)

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 (ηt), dan efisiensi volumetrik (ηv).

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


3. INSTALASI PENGUJIAN 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 : 2L Jenis : 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 cc Rasio Kompresi : 22,2 : 1

Firing Order : 1 – 3 – 4 – 2 Daya maksimum : 83 PS pada 4200 rpm Torsi 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.

44


Gambar 2. Skematik Peralatan Pengujian

Gambar 3. 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

45


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 ωTN e =

305,9549nTN e

⋅= (kW)

T = momen putar

n = putaran motor (rpm)

Tekanan efektif rata-rata

raklangkah to volume

siklusper Kerja=ep

6

1

1060)(

⋅⋅⋅⋅

=anzV

Np e

e (kPa)

V1 = volume langkah torak (cm3)

z = jumlah silinder

= jumlah siklus per putaran a

Laju pemakaian bahan bakar

6,350⋅⋅= bb t

m ρ& (kg/jam)

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

bρ = massa jenis solar, 0,8200 g/cm3

46


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

mm

AFR&

&=

Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara sebenarnya dengan laju aliran massa udara ideal.

100iu

uv m

m&

&=η (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

100060)( 1 ⋅⋅⋅⋅⋅= uiu anzVm ρ& (kg/jam)

uρ = massa jenis udara ideal

)K(

)cmHg(106446,4 3

Tpu

u−⋅=ρ

Efisiensi termal

5106,3 ⋅⋅⋅

=LHVm

N

b

et &

η (%)

LHV solar = 43057 kJ/kg

Neraca Energi

Energi masuk

3600

LHVmE b

in⋅

= (kW)

Energi keluar lossapeout EENE ++= (kW)

aaaap TCQ

E ∆⋅⋅⋅=3600

ρ (kW)

)( apeinloss ENEE +−= (kW)

47


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

48

49

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR DIESEL

Kelompok : Temperatur Lingkungan : oC Tanggal : Tekanan Udara Lingkungan : mm Bar Bahan Bakar :

Air Pendingin Mesin No.

Putaran

(rpm)

Beban

(Nm/kg) T in (oC) T out (oC) Q (lt/s)

Bahan Bakar per 50 cc (s)

∆p Udara

(mm H2O)

T gas Buang

(oC)

panduan praktikum pengujian mesin

Documents