Tugas Rangkuman Konversi Dan Konservasi Energi.docx

TUGAS RANGKUMAN KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGI

Dosen : I Gede Eka Maulana, ST MT

Nama : Eka Prayogo Npm : 4315210032

FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS PANCASILA JAKARTA SELATAN 2018

Diagram P-V Motor Otto Dua Langkah dan Empat Langkah Siklus motor otto merupakan siklus udara pada volume konstan, siklus ini digambarkan dengan grafik P vs V (P versus V). Sifat ideal yang dipergunakan serta keterangan mengenai proses siklusnya adalah sebagai berikut:  Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan.  Langkah isap (0 – 1) merupakan proses dengan tekanan konstan (isobarik).  Langkah kompresi (1 – 2) adalah proses isentropik (entropi = c)  Proses pembakaran volume konstan (2 – 3) dianggap sebagai proses pemasukkan kalor pada volume konstan.  Langkah kerja (3 – 4) adalah proses isentropik.  Proses pembuangan (4 – 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.  Langkah buang (1 – 0) adalah proses tekanan konstan (isobarik). Siklus dianggap tertutup artinya siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama atau gas yang berada didalam silinder pada titik (1) dapat dikeluarkan darai dalam silinder pada waktu langkah buang, pada langkah isap berikutnya akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama.

DIAGRAM P – V MOTOR OTTO EMPAT LANGKAH

Keterangan: 0-1 = Langkah Isap pada P = c (isobarik) 1-2 = Langkah Kompresi, P bertambah, Q = c (adiabatik) 2-3 = Pembakaran, P naik, V = c (isokhorik) 3-4 = Langkah Kerja P bertambah, V = c (adiabatik) 4-1 = Pengeluaran Kalor sisa pada V = c (isokhorik) 1-0 = Langkah Buang pada P = c

DIAGRAM P – V MOTOR OTTO DUA LANGKAH Keterangan: 1-2 = Langkah Kompresi tekanan naik, Q = c (adiabatik) 2-3 = Pembakaran, dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada P naik, V = c (isokhorik) 3-4 = Langkah Kerja V bertambah, P turun (adiabatik) 4-1 = langkah buangan, dianggap sebagai proses pelepasan kalor pada Volume-konstan.

MESIN 2 TAK / 2 LANGKAH Pada prinsipnya motor bakar 2 langkah (2 tak) melakukan siklus Otto hanya dalam dua langkah piston atau satu putaran poros engkol. Penemuan motor bakar 2 tak sukses oleh Sir Dougald Clerk tahun 1876. Ada 2 langkah saat mesin 2 tak beroperasi. Langkah pertama:  Piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah).  Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat.  Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas.  Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.  Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan dalam ruang bilas akan terpompa

masuk dalam ruang bakar sekaligus mendiring gas

yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.  Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar.

Langkah kedua:  Piston bergerak dari TMB ke TMA.  Pada saat piston bergerak dari TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil pencampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator sistem injeksi.  Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.  Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.  Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai TMA dengan

tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna. Diagram P-V :

Keterangan:  Langkah 0-1 adalah langkah isap. Campuran udara dan uap bensin masuk ke dalam silinder.  Langkah 1-2 adalah langkah pemampatan. campuran udara dan uap bensin ditekan secara adiabatik  Garis 2-3 adalah pembakaran secara cepat yang menghasilkan pemanasan gas pada volume konstan. Campuran udara dan uap bensin dipanaskan pada volume konstan campuran dibakar.  Langkah 3-4 adalah langkah ekspansi gas panas. Gas yang terbakar mengalami pemuaian adiabatik  Sedang segmen 4-1 turunnya tekanan secara tiba-tiba karena dibukanya katup buang. Pendinginan pada volume konstan – gas yang terbakar dibuang ke pipa pembuangan dan campuran udara + uap bensin yang baru, masuk ke silinder.  Setelah itu gas dibuang pada langkah 1-0

SIKLUS DIESEL Ditemukan pada tahun 1890 oleh seorang berkebangsaan Jerman yaitu Rudolph Diesel. Sama halnya dengan siklus otto, siklus diesel merupakan siklus bolak-balik (reciprocating), namun pada siklus ini terdapat pengapian kompresi yang berbeda dengan siklus otto (menggunakan spark plug). Pada siklus diesel ini spark plug dan karburator digantikan oleh injektor bahan bakar. Siklus diesel dapat dirancang dengan rasio kompresi yang tinggi (pada umumnya 12-24). Diagram perbandingan T-S dan P-V dapat dilihat pada gambar:

Berbeda pada siklus otto, siklus diesel terdapat rasio pancung (cutoff ratio) yang terjadi pada proses pembakaran seperti yang terlihat pada diagram diatas proses 2-3. Untuk proses pada siklus diesel 4 langkah dapat dilihat pada gambar:

Pada gambar pertama (kiri ke kanan) merupakan langkah kompresi setelah udara masuk ke dalam ruang bakar. Udara ini dikompresi hingga mempunyai tekanan yang sangat tinggi sekali. Pada gambar kedua merupakan proses injeksi bahan bakar. Akibat tekanan udara yang sangat tinggi sekali dan injeksi dari bahan bakar tersebut menyebabkan terjadinya pembakaran. Pada gambar ketiga merupakan langkah tenaga dimana akibat ledakan dari pembakaran tadi piston didorong ke bawah dan menyebabkan terjadinya daya/power. Pada gambar keempat merupakan langkah buang, dimana sisa dari pembakaran dibuang ke lingkungan. Untuk kompresi rasio yang sama siklus diesel mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan siklus otto. Adapun rumus untuk mencari efisiensi siklus diesel adalah:

Efisiensi siklus diesel yang tinggi menyebabkan siklus ini digunakan untuk mesin-mesin dengan kapasitas besar. Seperti yang terdapat pada truk, lokomotif, mesin kapal, dan pembangkit tenaga listrik darurat (genset).

SIKLUS GABUNGAN

Siklus gabungan ialah dimana adanya persamaan antara siklus motor bensin dengan siklus motor diesel di dalam proses pembakaran di dalam silinder ,dapat kita lihat dibawah ini. proses siklus: 0-1 : Pemasukan BB pd P konstan

1-2 : Kompresi Isentropis

2-3a : Pemasukan kalor pd V konstan

3a-3 : Pemasukan Kalor pd P konstan

3-4 : Ekspansi Isentropis

4-1 : Pembuangan kalor pd V konstan

1-0 : Pembuangan gas buang pd P konstan