MERATUS LINEMERATUS LINE

Sumarcatur R Budi

Effective date : March 2014

� Umum / General

� Charge Air product

� Diffuser and compressor blade.

� Air pressure

� Air temperature

Auxiliary blower.

Garis besar sistem

� Auxiliary blower.

� Exhaust gas product

� Nozzle ring and turbine blade

� T/C Rpm

Charge Air - Umum

• Pada prinsipnya Charge Air System di engine digunakan untuk mensuplai udara ke dalam ruangbakar.

Kandungan udara yang diperlukan untukpembakaran adalah oksigen.pembakaran adalah oksigen.

Oksigen mutlak diperlukan dalam prosespembakaran dalam silinder.

Dalam proses charge air perlu diperhatikan kondisikelembaban, suhu, dan kemurnian udara.

(diperinci pada materi lain)

CHARGE AIR SYSTEM

Charge Air Product

• Kenaikan suhu udara kamar mesin antara lain disebabkan oleh banyaknya panas dari permesinan yang terlepas dengan cara radiasi seperti adanya kerusakan isolasi pada bagian bagian yang panas pada sistim permesinan.(mis: exhaust gas manifold, pipa pipa uap, pipa pipa bahan bakar yang dipanaskan).yang dipanaskan).

• Udara kamar mesin sebagai sumber bagi supply udara pembakaran / charge air / scavenge air.

Semakin besar panas yang hilang dari suatu mesin/pesawat akan mengakibatkan kehilangan sebagian energi yang seharusnya bisa dimanfaatkan.

Diffuser

• Diffuser pada kompressor berfungsi sebagai pengatur arah aliran udara tekan menuju ke scavenging box.

Diffuser

Compressor Blade

• Bagian dari compressor yang berputar yang berfungsi menghisap udara bebas dan menekan masuk ke dalam scavenging box untuk suplai udara pembakaran.

• Putaran blade sama dengan putaran turbin.

• Terletak pada compressor side dan menjadi satu • Terletak pada compressor side dan menjadi satu kesatuan dengan konstruksi turbocharger.

• Tekanan udara suplai dari compressor > 1 atm.

INGAT!!!!Pembakaran dapat terjadi jika terdapat unsur “Segitiga Api”

Heat

Compressor Blade

Charge Air Product

• Terhadap kebutuhan udara pembakaran, suhu yang tinggi akan menyebabkan massa udara untukpembakaran berkurang (volume ruang tetap).

P (N/m2). V (m3) = m (kg).R (J/kgK). T (ºK)

R = 0,285 KJ/kgºK

• Pada akhirnya, juga akan menyebabkan kenaikansuhu pada gas buang (exhaust gas).– dengan penjelasan

lanjut…

Charge Air Product

• Perbandingan tekanan sebelum dan sesudah ditekan oleh kompresor T/C, yang berdampak pada kenaikan suhu.

Setiap proses kompresi gas ideal akan mengakibatkan Setiap proses kompresi gas ideal akan mengakibatkan kenaikkan suhu gas tersebut. Demikian juga dengan penekanan / kompresi udara ini oleh kompresor turbo akan meningkatkan suhunya (bisa mencapai +165ºC)

P(N/m3).V(m3) = Constant

T(°K)

Charge Air Product

Kenaikan suhu dari gas/udara ini akan mempengaruhi masanya dengan volume ruang udara pembakaran / ruang udarabilas yang tetap.

P (N/m2). V (m3) = m (kg).R (J/kgK). T(ºK)P (N/m2). V (m3) = m (kg).R (J/kgK). T(ºK)

Masa udara yang rendah tidak akan mencukupi kebutuhanudara dalam silinder baik untuk pembakaran maupun untukproses pendinginan.

Air pressure

P1

P2

Air pressure

P1≠P2 � P1> P2

∆P = P1 – P2∆P = P1 – P2

dimana: P1 = Tekanan udara sebelum intercooler

P2 = Tekanan udara setelah intercooler

Air pressure

Jika:

• ∆P = kecil � kondisi aliran udara yang melewati intercooler bagus. Pressure loss yang terjadi karena konstruksi intercooler masih dalam batas yang direkomendasikan engine maker.

• ∆P = besar � kemungkinan terjadi pengotoran pada kisi-kisi intercooler yang menghambat aliran udara pada saat melalui intercooler

Air Temperature

TT1

T2

Air Temperatur

Before intercooler

P (N/m2). V (m3) = m (kg).R (J/kgK). T (K)

Konstan Konstan Konstan

Sehingga,Sehingga,

T1↑ karena P1↑

dimana: P1 = Tekanan udara sebelum intercooler

T2 = Temperatur udara sebelum intercooler

Air Temperatur

After intercooler

T2< T1 � Karena di dalam intercooler terjadi

proses penyerapan energi panas dari udara oleh air pendingin (air laut/air tawar) yang dialirkan (air laut/air tawar) yang dialirkan melalui tubing (pipa Ø kecil) di dalam intercooler.

dimana: T1 = Temperatur udara sebelum intercooler

T2 = Temperatur udara setelah intercooler

Air Temperatur

Besarnya penyerapan panas oleh media pendingin di dalam intercooler dapat dikertahui dengan menggunakan rumus:

Q = m . c . ∆TQ = m . c . ∆T

dimana: Q = Laju perpindahan panas (kW)

m = Massa air pendingin (kg/s)

c = Panas jenis (kJ/kgºK)

∆T = Tin – Tout (perbedaan temp. air pendingin, ºK)

Auxiliary blower

• Umumnya digunakan pada mesin-mesin diesel 2 langkah tidak digunakan pada mesin diesel 4 langkah.

• Blower bantu digunakan diawal start. Mesin dua langkah tidak bisa mencukupi kebutuhan udaranya untuk pembakaran tanpa dibantu udaranya untuk pembakaran tanpa dibantu blower bantu, karena udara di dalam ruang udara bilas / scavenge air chamber belum memiliki cukup tekanan untuk mengalir ke dalam ruang bakar.

• Putaran blower bantu digerakkan oleh elmot.

Exhaust Gas Product

• Exhaust gas atau gas buang adalah produk dari pembakaran bahan bakar dan oksigen dari dalam ruang bakar.

Di dalam gas buang terdapat energi panas dari hasil pembakaran yang masih dapat dimanfaatkan pembakaran yang masih dapat dimanfaatkan kembali.

Pemanfaatan energi panas dari gas buang antara lain digunakan untuk menggerakkan turbin pada turbocharge dan untuk pemanasan air / thermal oil di dalam economizer.

Exhaust Gas Product

Exhaust Gas Product

• Selisih perbedaan temperatur gas buang antara sisi masuk Turbocharger dengan sisi keluar Turbocharger dapat menunjukkan besarnya energi panas yang diserap oleh turbocharger.turbocharger.

• Semakin tinggi perbedaan temperatur gas buang antara inlet dan outlet T/C mengindikasikan semakin besar pemanfaatan energi panas dari gas buang.

Exhaust Gas Product

• Semakin rendah selisih temperatur gas buang antara inlet dan outlet T/C dapat mengindikasikan terjadinya keabnormalan mekanisme T/C.

• Salah satu penyebab rendahnya perbedaan temperatur gas buang antara inlet dan outlet T/C adalah karena adanya faktor keausan dan adanya deposit kotoran pada sudu turbin

Nozzle Ring

11. Auxiliary machineriesSpil1.2

Nozzle Ring

• Berfungsi sebagai pengatur aliran massa gas buang di dalam T/C.

• Terletak pada posisi sebelum • Terletak pada posisi sebelum turbin blade.

• Merupakan bagian dari T/C yang tidak ikut berputar.

Turbin Blade

Turbin Blade

• Bagian dari T/C yang berputar (rotor)

• Laju massa dan energi yang berasal dari gas buang memberikan gaya ke turbin blade untuk berputar.

• Perputaran poros turbin akan memutar • Perputaran poros turbin akan memutar kompressor pada compressor side.

• Putaran compressor difungsikan untuk menghisap udara luar dan menekan masuk ke dalam scavenging box

Turbin Blade

Besarnya energi yang dapat dimanfaatkan oleh T/C dirumuskan seperti berikut:

Qin = Qtc + Qout

Q(kj) = m(kg).c(kj/kgºK).∆T(ºK). E

xh. g

as

Air

Dimana:

Q = Energi panas gas buang (kj).

m = Masa gas buang (kg).

c = Panas jenis gas buang

(gas buang = 1.04 kj/kgK).

∆T = Perbedaan suhu sesudah dan

sebelum proses (K).

Qin

Qtc

Qout

T/C

Putaran T/C

• Besarnya energi panas yang di ubah menjadi energi mekanis putaran pada poros turbo charger, semakin besar energi nya semakin tinggi putaran turbo charger apabila dengan beban turbo charger sama.sama.

• Tingginya putaran poros turbo charger memperbesar volume udara yang dihisap kompresor.(sesuai dengan karakteristik turbo charger).

Putaran T/C

Rpm Turbin : dipengaruhi oleh,

- Perpindahan panas di turbin (Q)

(Tsetelah turbin – Tsebelum turbin)

- Hambatan dalam turbin.

- Hambatan aliran gas buang.- Hambatan aliran gas buang.

Rpm Kompresor :dipengaruhi oleh,

- Rpm turbin

- Hambatan dalam kompresor.

- Hambatan aliran udara.

Kondisi udara

Humidity (kelembaban udara)

• Adalah jumlah uap air yang terkandung di dalam udara (gram air per satu satuan kilogram udara).

• Tinggi dan rendahnya kelembaban udara kamar mesin pada umumnya disebabkan oleh pengaruh cuaca di sekitar.sekitar.

• Kelembaban udara di daerah tropis sangat berbeda dengan daerah sub tropis dan daerah yang semakin jauh dari katulistiwa.

• Daerah tropis cenderung lebih banyak terjadi hujan dan tidak cukup dingin untuk membekukan zat air di udara.

Humidity (kelembaban udara)

• Semakin tinggi kelembaban atau kadar air di udara maka akan semakin banyak jumlah air yang bisa dimasukkan ke dalam ruang udara pembakaran atau ruang udara bilas dengan jumlah udara yang sama.udara yang sama.

• Dengan jumlah zat air yang tinggi di dalam ruang udara pembakaran/ruang udara bilas akan terjadi kondensasi karena kenaikan tekanan dan penurunan suhu.

Humidity (kelembaban udara)

• Laju kondensasi dipengaruhi oleh temperatur Dewpoint udara (temperatur udara mulai mengembun).

• Sedangkan Dew point dipengaruhi oleh rasio kelembaban udara (RH = Ratio Humidity).kelembaban udara (RH = Ratio Humidity).

• Semakin tinggi tekanan udara akan semakin tinggi pula temperatur dewpoint dari udara.

Temperatur Dewpoint pada Charge Air (contoh)

Source:

wartsila 20 project guide

Lanjutan …..

• Kadar air yang tinggi akan masuk ke dalam ruang pembakaran dan akan menguap karena panas pembakaran, sehingga mengurangi energi panas yang seharusnya diubah menjadi energi mekanis/gerak piston.

• Menambah jumlah zat air dalam ruang pembakaran yang dimungkinkan akan bereaksi dengan zat zat lain hasil dimungkinkan akan bereaksi dengan zat zat lain hasil pembakaran. (antara lain sulphur oksida ; SO2;SO3).

• Jumlah zat air yang besar pada gas buang akan menimbulkan banyak dampak pada saat air tersebut bergerak di cerobong dan ber reaksi dengan zat zat lain sisa pembakaran.

TERIMAKASIH