DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALmotorbakar.ub.ac.id/.../uploads/2017/02/buku-panduan.docx · Web...
Transcript of DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALmotorbakar.ub.ac.id/.../uploads/2017/02/buku-panduan.docx · Web...
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 1
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Praktikum merupakan salah satu komponen yang penting dalam proses
belajar mengajar di perguruan tinggi. Tujuan kegiatan praktikum terutama untuk
memberikan pemahaman yang lebih mendalam kepada para mahasiswa terhadap
teori yang telah diberikan dalam proses perkuliahan dikelas. Bentuknya biasanya
berupa kegiatan di laboratorium dimana para mahasiswa melakukan percobaan
untuk mempraktekkan suatu teori atau karakteristik tertentu dari materi kuliah
yang telah diberikan.
Tujuan kegiatan praktikum berbeda dengan tujuan kegiatan penelitian.
Walaupun keduanya sama-sama dilaksanakan di laboratorium. Praktikum
bertujuan untuk menerapkan teori yang sudah ada dengan tujuan membantu
proses belajar mengajar. Sedangkan penelitian bertujuan untuk mendapatkan teori
baru dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam program pendidikan
perguruan tinggi jenjang akademik dalam rangka mendidik calon sarjana yang
menguasai ilmu pengetahuan yang sudah ada serta mampu mengembangkan ilmu
pengetahuan.
Praktikum mempunyai peranan penting, terutama untuk membantu
memahami teori, proses atau karakteristik dari berbagai fenomena dan hasil
rekayasa dalam bentuk rekayasa yang komplek sehingga sulit dipahami apabila
hanya diterangkan melalui proses perkuliahan di kelas.
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah
energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Motor bakar
dikategorikan menjadi dua yaitu Internal Combustion Engine dan External
Combustion Engine. Motor bakar yang digunakan sampai sekarang adalah jenis
motor bakar Internal Combustion Engine yaitu motor bakar torak (reciprocating
engine) dan mempunyai dua jenis, yaitu motor bensin (spark ignition engine) dan
motor diesel (compression ignition engine).
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum motor bakar adalah :
1. Mendapatkan berbagai karakteristik kinerja (performance characteristic) dari
motor bakar melalui kegiatan pengujian di laboratorium motor bakar yang
dilakukan oleh mahasiswa yaitu :
a. Karakteristik kinerja antara konsumsi bahan bakar (FC) terhadap putaran.
b. Karakteristik kinerja antara keseimbangan panas terhadap putaran.
c. Karakteristik kinerja antara kandungan CO, CO2, O2, dan N2 dalam gas
buang terhadap putaran.
d. Karakteristik kinerja antara daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya
mekanik (Nm) terhadap putaran.
e. Karakteristik kinerja antara torsi terhadap putaran.
f. Karakteristik kinerja antara Mean Effective Pressure (MEP) terhadap
putaran
g. Karakteristik kinerja antara Specific Fuel Consumption (SFC) terhadap
putaran
h. Karakteristik kinerja antara efisiensi indikatif (ηi), efisiensi efektif (ηe),
efisiensi volumetrik (ηv) terhadap putaran
2. Evaluasi data karakteristik kinerja tersebut dengan membandingkannya
dengan karakteristik kinerja yang bersesuaian yang ada dalam buku referensi.
3. Menggambarkan diagram Sankey, yaitu diagram yang menggambarkan
keseimbangan panas yang terjadi pada proses pembakaran pada motor bakar.
4. Mengetahui pembakaran sempurna atau tidak yang ditunjukkan dengan emisi
gas buang berupa karbon monoksida.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 3
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah
energi kimia menjadi energi mekanik berupa kerja (rotasi). Pada dasarnya mesin
kalor (Heat Engine) dikategorikan menjadi dua (2), yaitu:
a. External Combustion Engine
Yaitu mesin yang menghasilkan daya dengan menggunakan peralatan
lain untuk menghasilkan media yang dapat digunakan untuk menimbulkan
daya seperti turbin uap, dimana uap yang digunakan untuk menghasilkan
daya berasal dari proses lain yang terjadi di boiler, di boiler tersebut air
dipanaskan sehingga menghasilkan uap (superheated steam) dan kemudian
uap ini dikirim ke turbin uap untuk menghasilkan daya.
b. Internal Combustion Engine
Merupakan mesin yang mendapatkan daya dari proses pembakarannya
yang terjadi dalam mesin itu sendiri, hasil pembakaran bahan bakar dan udara
digunakan langsung untuk menimbulkan daya. Contohnya mesin yang
menggunakan piston seperti gasoline engine, diesel engine, dan mesin dengan
turbin penggerak (turbin gas).
2.1.1 Prinsip Motor Bakar Torak
Motor bakar yang sampai sekarang digunakan adalah jenis motor bakar torak.
Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat
torak yang bergerak translasi bolak balik. Di dalam silinder itulah terjadi
pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang
dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan
dengan poros engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi
torak tadi mengakibatkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya.
Berdasarkan langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi 2, yaitu
motor bakar 4 langkah dan motor bakar 2 langkah.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
4 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
A. Motor Bakar 4 Langkah
Pada motor bakar 4 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 4 kali
langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol, yaitu:
a. Langkah Isap (Suction Stroke)
Torak bergerak dari posisi TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati
bawah), dengan KI (katup isap) terbuka dan KB (katup buang) tertutup.
Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar
pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap masuk
ke dalam ruang bakar.
b. Langkah Kompresi (Compression Stroke)
Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB
tertutup.Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan tekanan
dan temperatur di silinder naik.
c. Langkah Ekspansi (Expansion Stroke)
Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada
motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar
disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran.
Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi.
Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi.
Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada
posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah
ekspansi pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah
kerja.
d. Langkah Buang
Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI tertutup dan KB
terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer. Skema
masing masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 4
langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar 2.1.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 5
Gambar 2.1 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 4 LangkahSumber: Britannica (2013)
B. Motor Bakar 2 Langkah
Pada motor bakar 2 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 2 kali
langkah torak atau 1 kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah juga
tidak memiliki katup isap (KI) dan katup buang (KB) dan digantikan oleh
lubang isap dan lubang buang. Secara teoritis, pada berat dan displacement
yang sama, motor bakar 2 langkah menghasilkan daya 2 kali lipat dari daya
motor bakar 4 langkah, tetapi pada kenyataannya tidak demikian karena
efisiensinya lebih rendah akibat pembuangan gas buang yang tidak komplit
dan pembuangan sebagian bahan bakar bersama gas buang akibat penggunaan
sistem lubang. Tetapi melihat konstruksinya yang lebih simpel dan murah
serta memiliki rasio daya-berat dan daya-volume yang tinggi maka motor
bakar 2 langkah cocok untuk sepeda motor dan alat-alat pemotong.
Gambar 2.2 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 2 LangkahSumber : Beamerguide (2010)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
6 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
a. Langkah Torak dari TMA ke TMB
Sebelum torak mencapai TMA, busi dinyalakan pada motor bensin
(bahan bakar disemprotkan pada motor diesel) sehingga terjadi proses
pembakaran. Karena proses ini, torak terdorong dari TMA menuju TMB.
Langkah ini merupakan langkah kerja dari motor bakar 2 langkah. Saat
menuju TMB, piston terlebih dahulu membuka lubang buang, sehingga
gas sisa pembakaran terbuang. Setelah itu dengan gerakan piston yang
menuju TMB, lubang isap terbuka dan campuran udara bahan bakar pada
motor bensin atau udara pada motor diesel akan masuk ke dalam silinder.
b. Langkah Torak dari TMB ke TMA
Setelah torak mencapai TMB maka torak kembali menuju TMA.
Dengan gerakan ini, sebagian gas sisa yang belum terbuang akan
didorong keluar sepenuhnya yang disebut Scavenging. Selain itu, gerakan
piston yang turun menuju TMA menyebabkan terjadinya kompresi yang
kemudian akan dilanjutkan dengan pembakaran setelah lubang isap
tertutup oleh torak.
2.2 Siklus Termodinamika Motor Bakar
Siklus aktual dari proses kerja motor bakar sangat komplek untuk
digambarkan, karena itu pada umumnya siklus motor bakar didekati dalam bentuk
siklus udara standar (air standard cycle). Dalam air standard cycle fluida kerja
menggunakan udara, dan pembakaran bahan bakar diganti dengan pemberian
panas dari luar. Pendinginan dilakukan untuk mengembalikan fluida kerja pada
kondisi awal. Semua proses pembentuk siklus udara standar dalam motor bakar
adalah proses ideal, yaitu proses reversibel internal.
2.2.1 Siklus Otto
Siklus standar udara pada motor bensin disebut Siklus Otto, berasal dari nama
penemunya, yaitu Nicholas Otto seorang Jerman pada tahun 1876. Diagram P – V
dari Siklus Otto untuk motor bensin dapat dilihat pada gambar 2.3
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 7
Gambar 2.3 Diagram Siklus Otto IdealSumber: Cengel (1994, p. 457)
Langkah kerja dari Siklus Otto terdiri dari :
1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)
2. Langkah penambahan panas pada volume konstan (2-3)
3. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)
4. Langkah pembuangan panas secara isokhorik (4-1)
Dalam siklus udara standar langkah buang dan langkah isap tidak diperlukan
karena fluida kerja udara tetap berada didalam silinder. Apabila tekanan gas dan
volume silinder secara bersamaan pada setiap posisi torak dapat diuraikan maka
dapat digambarkan siklus aktual motor bensin yang bentuknya seperti ditunjukkan
pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Siklus Aktual OttoSumber: Cengel (1994, p.457)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
8 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Langkah siklus motor bensin aktual terdiri dari :
1. Langkah Kompresi
2. Langkah pembakaran bahan bakar dan langkah ekspansi
3. Langkah pembuangan
4. Langkah isap
2.2.2 Siklus Diesel
Pada tahun 1890 di Jerman Rudolph Diesel merencanakan sebuah motor
dengan menkompresikan udara sampai mencapai temperatur nyala dari bahan
bakar, kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan laju penyemprotan sedemikian
rupa sehingga dihasilkan proses pembakaran pada tekanan konstan. Penyalaan
terhadap bahan bakar diakibatkan oleh satu kompresi dan bukan oleh penyalaan
busi seperti halnya motor cetus api (S.I Engine)
Gambar 2.5 Diagram P-V dan T-S siklus dieselSumber: Cengel (1994, p.464)
Langkah siklus ini terdiri dari :
1. Langkah kompresi (1-2) secara isentropik
2. Langkah pemasukan kalor (2-3) secara isobarik
3. Langkah kerja (3-4) secara isentropik
4. Langkah pelepasan kalor secara isokhorik (4-1)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 9
2.2.3 Siklus Trinkler
Siklus trinkler merupakan gabungan antara siklus otto dengan siklus diesel.
Pada siklus ini pemasukan kalor sebagian pada volume konstan seperti dalam
siklus otto, dan sebagian lagi pada tekanan konstan dalam siklus diesel.
Kombinasi demikian merupakan gambaran yang lebih baik pada motor-motor
pembakaran dalam modern.
Gambar 2.6 Diagram Siklus Dual Motor DieselSumber: Cengel (1994, p.466)
Langkah kerja siklus dual motor diesel teoritis terdiri dari :
1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)
2. Langkah pemberian panas pada volume konstan (2-X)
3. Langkah pemberian panas pada tekanan konstan (X-3)
4. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)
5. Langkah pembuangan panas (4-1)
2.3 Pengertian Karakteristik Kinerja Motor Bakar
Karakteristik kinerja motor bakar adalah karakteristik atau bentuk – bentuk
hubungan antara indikator kerja sebagai variabel terikat dengan indikator
operasionalnya sebagai variabel bebas. Dengan adanya bentuk hubungan antara
kedua indikator tersebut maka dapat diketahui kondisi optimum suatu motor bakar
harus dioperasikan, atau apakah kondisi suatu motor bakar masih baik dan layak
untuk dioperasikan.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
10 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
2.3.1 Indikator Kerja dan Indikator Operasional Motor Bakar
Beberapa indikator kinerja motor bakar yang biasa digunakan untuk
mengetahui kinerja suatu motor bakar diantaranya adalah:
1. Torsi
Konsep torsi dalam fisika, diawali dari kerja Archimedes dalam lever.
Informalnya, torsi dapat dipikir sebagai gaya rotasional. Analog rotational
dari gaya, masa, dan percepatan adalah torsi, momen inersia dan percepatan
angular. Gaya yang bekerja pada lever, dikalikan dengan jarak dari titik
tengah lever, adalah torsi. Contohnya, gaya dari tiga newton bekerja
sepanjang dua meter dari titik tengah mengeluarkan torsi yang sama dengan
satu newton bekerja sepanjang enam meter dari titik tengah. Ini menandakan
bahwa gaya dalam sebuah sudut pada sudut yang tepat kepada lever lurus.
2. Daya Indikatif (Ni)
Daya yang dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar dengan udara
yang terjadi di ruang bakar.
Ni=Pi×Vd×n×i
0 ,45×z ……………………..……………………...…...(2-1)Dimana :
Ni : Daya Indikatif (PS)
Pi : Tekanan indikasi rata-rata (kg/cm²)
Vd : Volume langkah satu silinder = π . D 2.L
4 (m³)
D : Diameter silinder (m)
L : Panjang langkah torak (m)
n : Putaran mesin (rpm)
i : Jumlah piston
z : Jumlah putaran poros engkol untuk setiap siklus
untuk 4 langkah z = 2, dan untuk 2 langkah z = 1
3. Daya Efektif (Ne)
Daya efektif motor bakar adalah proporsional dengan perkalian torsi
yang terjadi pada poros output (T) dengan putaran kerjanya (n). Karena
putaran kerja poros sering berubah terutama pada mesin kendaraan bermotor,
besar torsi pada poros (T) yang dapat dijadikan sebagai indikator kinerja
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 11
motor bakar. Daya ini dihasilkan oleh poros engkol yang merupakan
perubahan kalor di ruang bakar menjadi kerja. Daya efektif dirumuskan
sebagai berikut :
Ne= T×n716 ,2 …………………………………………………………(2-2)
Dimana :
Ne : Daya Efektif (PS)
T : Torsi (kg . m)
n : Putaran (rpm)
4. Kehilangan Daya / Daya Mekanik (Nm)
Kehilangan daya (Nm) terjadi akibat adanya gesekan pada torak dan
bantalan.
Nm=Ni−Ne ………………………………..……………………..(2-3)
Dimana :
Nm : Daya Indikatif (PS)
Ne : Daya efektif (PS)
Nf : Daya mekanis (PS)
5. Mean Effective Pressure (MEP)
Mean Effective Pressure di dalam silinder selama 1 siklus kerja dan
menghasilkan daya efektif Ne.
MEP=Pe= Neo×0 , 45×zVd×i×n ……………………………………… (2-4)
6. Efisiensi Motor Bakar terdiri dari :
a. Efisiensi Termal Indikatif
ηi =
NiQb x 632 x 100 % ………………… …………………..(2-5)
b. Efisiensi Termal Efektif
ηe =
N e
Qb x 632 x 100 % ………..……………………………..(2-6)
c. Efisiensi Mekanis
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
12 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
ηm =
NeNi x 100 % …………………………..………………….
d. Efisiensi Volumetrik
ηv =
Gs . z . 60γ a .n.V d .i x 100 % …………………….…………………
7. Pengujian motor bakar dengan putaran mesin sebagai variabel bebas
digunakan untuk mesin mesin transportasi, yang biasanya beroperasi pada
putaran yang berubah ubah. Sedangkan pengujian motor bakar dengan daya
efektif sebagai variabel bebas pada putaran konstan digunakan pada motor
bakar stasioner yang biasanya beroperasi pada putaran konstan, terutama pada
mesin penggerak generator listrik.
8. Beberapa Indikator Kerja yang lain, misalnya konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC), kandungan polutan dalam gas buang dan neraca panas. Indikator
operasional motor bakar menunjukkan kondisi operasi dimana motor bakar
tersebut dioperasikan. Dua jenis indikator operasional sebagai variabel bebas
dalam pengujian karakteristik kinerja suatu motor bakar adalah :
a. Putaran kerja mesin (rpm)
b. Beban mesin / Daya efektifnya (Ne) pada putaran kerja konstan
2.3.2 Jenis Karakteristik Kinerja Motor Bakar
Bentuk hubungan antar masing masing variabel indikator kinerja terhadap
variabel, indikator operasional suatu motor bakar didapatkan dengan cara
pengujian laboratorium dari mesin yang bersangkutan. Data yang digunakan
untuk menggambarkan bentuk hubungan antara variabel tersebut dapat berasal
dari pengukuran langsung selama pengujian, atau harus dihitung dari data yang
diukur. Data seperti putaran mesin dan temperatur dapat diukur langsung, tetapi
daya, torsi, dan efisiensi dihitung berdasarkan pengukuran terhadap parameter
pembentuknya.
Pada pengujian dengan putaran mesin sebagai variabel bebas, jenis
karakteristik kinerja yang sering diperlukan adalah :
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 13
1) Daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya mekanik (Nm) terhadap
putaran.
2) Torsi (T) terhadap putaran
3) Mean Efektif Pressure (MEP) terhadap putaran
4) Spesific Fuel Consumption (SFC) terhadap putaran
5) efisiensi indikatif (i) ,efesiensi efektif (e), efesiensi mekanis (m), efisiensi
volumetrik (v) terhadap putaran
6) Komposisi CO2, CO , O2 , dan N2 dalam gas buang terhadap putaran
7) keseimbangan panas terhadap putaran.
Rentang besar putaran dalam pengujian tersebut mulai dari putaran minimum
sampai melewati kondisi besar daya maksimum mesin.
2.4 Karakteristik Kinerja Motor Diesel
2.4.1 Grafik hubungan Putaran dengan Daya Poros dan Fuel Consumption.
a. Grafik Torsi dengan Putaran
Pada grafik ditunjukkan bahwa semakin tinggi putaran (rpm) maka torsi
semakin meningkat sampai mencapai titik maksimum pada putaran tertentu.
Hal ini disebabkan karena dibutuhkannya momen putar tinggi pada awal
putaran poros kemudian terjadi sifat kelembaman sehingga menurun pada
putaran tertentu.
Gambar 2.7 Grafik Hubungan Putaran dengan daya PorosSumber : Arismunandar, Motor Diesel Putaran Tinggi. (1975, p.61)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
14 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
b. Grafik Hubungan antara Spesific Fuel Consumption terhadap Putaran
Dari grafik 2.7 terlihat bahwa pemakaian bahan bakar yang dimaksud
adalah jumlah putaran/ jumlah sirkulasi bahan bakar yang diperlukan untuk
daya yang dihasilkan dan grafik antara fuel consumption dengan putaran
cenderung mengalami penurunan. Namun setelah mencapai titik optimum
kembali mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan konsumsi bahan bakar
yang cenderung tinggi karena diperlukan daya yang besar untuk penggerak
awal mesin. Pada putaran setelah titik optimum, grafik mengalami kenaikan.
Hal ini dikarenakan pembakaran kurang sempurna sehingga daya mengalami
penurunan, inilah yang menyebabkan SCF meningkat. Selain itu dengan
naiknya putaran maka daya yang dibutuhkan semakin besar
c. Grafik Daya Poros terhadap Putaran
Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi nilai putaran maka daya poros mengalami peningkatan sampai mencapai titik maksimum (titik dimana putaran poros lebih rendah daripada putaran dimana daya indikatornya maksimum), kenaikkan itu menunjukkan semakin besarnya daya efektif akibat dari daya indikasi yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar semakin besar akibat putaran yang terus bertambah. Kemudian mengalami penurunan pada putaran yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena adanya gesekan antara piston dengan silinder dalam ruang bakar, pada bantalan, roda gigi, daya untuk menggerakkan pompa bahan bakar, generator, pompa air, katup,dsb. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar putaran menyebabkan gesekan yang terjadi juga besar, sehingga beban daya yang harus ditanggumg daya indikasi semakin besar dan berpengaruh pada daya efektif.
2.4.2 Grafik hubungan antara momen putar (torsi), daya poros, dan MEP
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 15
Gambar 2.8 Grafik Hubungan putaran dengan daya, dan MEPSumber : Maleev. (1985)a. Grafik Antara Daya Efektif dan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi putaran, maka daya efektifnya
akan mencapai nilai maksimum dengan kata lain daya efektifnya berbanding
lurus dengan putaran. Tetapi setelah mencapai titik maksimumnya, nilainya
akan menurun. Nilai daya efektif merupakan pengurangan nilai daya indikasi
dengan daya mekanis.
b. Grafik Antara Daya Mekanis dan Putaran
Pada grafik terlihat semain tinggi putaran maka daya mekanis cenderung
meningkat. Tingkat kenaikan daya mekanis dibawah daya indikasi dan daya
efektif.
c. Grafik Hubungan Mean Efective Pressure dengan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa grafik mengalami kenaikan seiring dengan
kenaikan putaran. Tetapi setelah mencapai titik ultimate, harga tekanan
efektif rata-rata mengalami penurunan.
d. Grafik Hubungan Daya Indikasi dengan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa kurva yang awalnya naik setelah mencapi titik
tertentu kurva tersebut cenderung menurun. Dikarenakan semakin cepat
putaran maka daya yang hilang akibat gesekan juga semakin besar yang
menyebabkan penurunan daya indikasi.
2.5 Orsat apparatus
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
16 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Orsat apparatus merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur
dan menganalisa komposisi gas buang. Untuk itu digunakan larutan yang dapat
mengikat gas tersebut dengan kata lain gas yang diukur akan larut dalam larutan
pengikat. Masing - masing larutan tersebut adalah :
a. Larutan Kalium Hidroksida (KOH), untuk mengikat gas CO2
b. Larutan Asam Kalium Pirogalik, untuk mengikat gas O2
c. Larutan Cupro Clorid (CuCl2), untuk mengikat gas CO
Gambar 2.9 Orsat ApparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2018)
Pada gambar di atas masing – masing tabung berisi :
I. Tabung pengukur pertama berisi larutan CuCl2
II. Tabung pengukur kedua berisi larutan asam kalium pirogalik
III. Tabung ketiga berisi larutan KOH
2.6 Diagram Sankey
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 17
Gambar 2.10 Diagram SankeySumber: Arismunandar (1975, p.29)
Diagram sankey seperti gambar diatas merupakan diagram yang menjelaskan
keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar serta dimanfaatkan saat
pembakaran terjadi. Pada gambar diatas juga menunjukkan bahwa 30-45% dari
nilai kalor bahan bakar dapat diubah menjadi kerja efektif. Sisanya merupakan
kerugian-kerugian, yaitu kerugian pembuangan (gas buang dengan temperatur
300o – 600o C). kerugian pendinginan dan kerugian mekanis (kerugian gesekan
yang diubah dalam bentuk kalor yang merupakan beban pendinginan).
Kerugian pembuangan
Gas buang yang bertemperatur 300o – 600o C, merupakan kerugian karena
panas/kalor tersebut tidak dimanfaatkan. Selain itu, karena perbedaan
temperatur didalam sistem lebih tinggi dibandingkan diluar sistem,
menyebabkan temperatur tersebut berpindah / keluar ke lingkungan.
Kerugian Pendinginan
Silinder, katup-katup, dan torak akan menjadi panas karena berkontak
langsung terhadap gas panas yang bertemperatur tinggi, sehingga dibutuhkan
fluida pendinginan berupa air dan udara untuk menjaga komponen tersebut
agar tidak rusak, pendinginan ini merupakan kerugian juga karena banyaknya
kalor / panas yang hilang akibat diserap oleh fluida pendinginannya.
Kerugian Mekanis
Merupakan kerugian gesekan yang diubah dalam bentuk kalor yang
merupakan beban pendingin.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
18 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7 Teknologi Motor Bakar Terbaru
2.7.1 Definisi
2.7.2 Tujuan
2.7.3 Prinsip Kerja
2.7.4 Kelebihan dan Kekurangan
2.7.5 Aplikasi dan Cara Perawatan
BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Waktu dan Tempat
Waktu :
Jam :
Tempat : Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brwaijaya
3.2 Pelaksanaan Praktikum
3.2.1 Instalasi Percobaaan Motor Diesel
Peralatan praktikum yang tersedia adalah instalasi percobaan (test rig)
lengkap, yang terdiri dari :
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 19
Instalasi Percobaan Motor Diesel
Unit Motor Diesel sebagai obyek percobaan / penelitian.
Instrumen pengukur berbagai variabel yang diperlukan (barometer,
higrometer, aeorometer, orsat apparatus).
Peralatan bantu seperti instalasi air pendingin dan penyaluran gas buang.
Unit motor bakar yang digunakan adalah motor diesel dengan 4 silinder,
dengan spesifikasi sebagai berikut :
o Siklus : 4 langkah
o Jumlah silinder : 4
o Volume langkah torak total : 2164 cm3
o Diameter silinder : 83 mm
o Panjang langkah torak : 100 mm
o Perbandingan kompresi : 22 : 1
o Bahan bakar : Dexlite
o Pendingin : Air
o Daya Poros : 47 BHP / 3200 rpm
o Merk : Nissan, Tokyo Co.Ltd.
o Model : DWE – 47 – 50 – HS – AV
o Negara pembuat : Jepang
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
20 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Gambar 3.1 Skema Instalasi Motor DieselSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
3.2.2 Alat Ukur dan Fungsinya
Alat ukur serta fungsinya yang digunakan saat praktikum adalah sebagai
berikut :
a. Orsat apparatus
Digunakan untuk mengukur dan menganalisa gas buang (%).
Gambar 3.2 Orsat apparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
b. Barometer
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 21
Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer (mmHg).
Gambar 3.3 BarometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
c. Aerometer
Digunakan untuk mengukur massa jenis bahan bakar (kg/m3).
Gambar 3.4 AerometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
d. Flash Point
Digunakan untuk mengetahui titik nyala api suatu bahan bakar (oC).
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
22 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Gambar 3.5 Flash PointSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
e. Diesel Engine Test Bed
Digunakan untuk mengetahui parameter-parameter yang menunjukkan
karakteristik motor bakar.
Gambar 3.6 Diesel Engine Test BedSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)f. Stopwatch
Digunakan untuk mengetahui waktu konsumsi bahan bakar (s)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 23
Gambar 3.7 StopwatchSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
g. Hygrometer
Digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara (%).
Gambar 3.8 HygrometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
h. Dynamometer
Digunakan untuk mengetahui gaya pembebanan pada poros (Kg).
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
24 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Gambar 3.9 DynamometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
i. Flowmeter air pendinginan
Digunakan untuk mengukur debit aliran air pendinginan (liter/jam).
Gambar 3.11 Flowmeter air pendinginanSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
j. Flowmeter Bahan Bakar
Digunakan untuk mengukur konsumsi bahan bakar (ml).
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 25
Gambar 3.12 Flowmeter bahan bakarSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
k. Manometer
Digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan dalam system (mmH2O).
Gambar 3.13 ManometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
l. Viscometer
Digunakan untuk mengukur viskositas fluida (η).
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
26 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Gambar 3.14 ViscometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
m. Bomb calorimeter
Digunakan untuk mengetahui kalor bahan bakar (Kcal/Kg)
Gambar 3.15 Bomb CalorimeterSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
n. STARGAS 898
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 27
Digunakan untuk menganalisis kandungan gas buang.
Gambar 3.16 STARGAS 898Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
3.3 Prosedur Pengambilan Data Praktikum
Setiap kelompok praktikum melaksanakan sendiri semua proses pengujian
dan pengambilan data yang diperlukan untuk memenuhi tujuan praktikum di atas.
Dalam melaksanakan proses pengujian tersebut, mahasiswa harus mengikuti
semua aturan dan tata tertib yang berlaku di laboratorium dan mengikuti semua
petunjuk asisten laboratorium yang bertugas.
Metode percobaan dengan variasi putaran, parameter yang diukur adalah :
1. Gaya Pengereman
2. Perbedaan Tekanan Masuk dan Keluar Nozzle
3. Kelembapan Udara
4. Suhu Gas Buang
5. Suhu Air Masuk dan Air keluar
6. Debit Bahan Bakar
7. Kandungan Gas Buang
8. Tekanan Udara
3.3.1 Prosedur Pengujian Motor Bakar
1. Persiapan Sebelum Mesin Beroperasi
a. Menyalakan pompa pengisi untuk mengisi air dalam tangki sampai level air
mencapai tinggi aman dan menyalakan cooling tower
b. Membuka kran air pada pipa-pipa yang mengalirkan air ke mesin dan ke
dinamometer.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
28 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
c. Mengatur debit air yang mengalir pada flowmeter pada debit tertentu dengan
mengatur bukaan kran pada flowmeter.
d. Menekan switch power untuk menghidupkan alat-alat ukur.
e. Menghidupkan alarm air pendinginan yang akan memberitahu jika terjadi
overheating dan level air kurang.
f. Menyalakan dinamo power control dan atur kondisi poros mesin dalam
keadaan tanpa beban.
2. Cara Menghidupkan Mesin
a. Mengatur bukaan throttle sesuai yang diinginkan
b. Setelah semua persiapan di atas dipenuhi, menyalakan kunci kontak pada
posisi memanaskan mesin terlebih dahulu sampai indikator glow signal
menyala.
c. Memutar posisi kunci ke posisi START sambil mengurangi pembebanan
pada poros.
d. Setelah mesin menyala, biarkan mesin beroperasi beberapa saat untuk
menstabilkan kondisi mesin.
3. Cara Mengambil Data
a. Atur putaran mesin (rpm) dengan mengatur pembebanan pada dinamometer
sampai mendapatkan putaran yang diinginkan.
b. Tunggu kondisi mesin stabil kemudian lakukan pengambilan data yang
diperlukan.
3.3.2 Prosedur Penggunaan Orsat Apparatus
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 29
Gambar 3.17 Orsat ApparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
Cara penggunaan Orsat Apparatus :
1. Set ketiga tabung I, II, III pada ketinggian tertentu dengan membuka keran A,
B, C dan mengatur tinggi larutan pada tabung I, II, III dengan menaik –
turunkan gelas B, kemudian tutup keran A, B, C setelah didapatkan tinggi
yang diinginkan. Posisi ini ditetapkan sebagai titik acuan.
2. Naikkan air yang ada pada tabung ukur C sampai ketinggian air mencapai 50
ml dengan cara membuka keran H dengan menaikkan gelas B. Setelah
didapatkan tinggi yang diinginkan, tutuplah kembali keran H.
3. Ambil gas buang dari saluran gas buang untuk diukur, salurkan melalui
selang yang dimasukkan ke dalam pipa H.
4. Buka keran H sehingga gas buang akan masuk dan mengakibatkan tinggi air
yang ada di tabung ukur C akan berkurang.
5. Setelah tinggi air pada tabung ukur turun sebanyak 50 ml (sampai perubahan
air mencapai angka 0) tutuplah keran H dan kita sudah memasukkan volume
gas buang sebanyak 50 ml.
6. Untuk mengukur kandungan CO2 buka keran A supaya gas buang bereaksi
dengan larutan yang ada pada tabung III dengan mengangkat dan
menurunkan gelas B sebanyak 5 – 7 kali.
7. Setelah 5 – 7 kali kembalikan posisi larutan III ke posisi acuan pada saat set
awal dan tutup keran C setelah didapatkan posisi yang diinginkan.
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
30 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
8. Baca kenaikan permukaan air yang ada pada tabung ukur C. Kenaikan
permukaan air merupakan volume CO2 yang ada pada 50 ml gas buang yang
kita ukur.
9. Untuk mengukur kandungan O2 dan CO ulangi langkah 6 dan langkah 7
untuk keran B dan keran A pada tabung II dan tabung I.
10. Baca kenaikan permukaan air pada tabung ukur C dengan acuan dari tinggi
permukaan air sebelumnya.
3.3.3 Prosedur Penggunaan STARGAS 898
Gambar 3.18 STARGAS 898Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
Cara Penggunaan STARGAS 898 :
1. Masukan gas probe pada pipa gas buang
2. Nyalakan STARGAS Gas Analyzer
3. Pilih fungsi MEASUREMENT pada halaman GAS ANALYSIS
4. Pilih fungsi STANDARD TEST pada halaman TEST SELECTION
5. Tekan MENU untuk menunjukkan FUNCTION BAR dalam halaman
measurement pada standard test
6. Print hasil analisis gas buang untuk percobaan pada putaran pertama.
7. Lepaskan gas probe dari pipa gas buang.
8. STARGAS Gas Analyzer berada pada kondisi Autozero
9. Ulangi dari langkah pertama untuk analisis gas pada percobaan kedua dan
selanjutnya.
3.3.4 Rumus Perhitungan
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 31
Adapun rumus – rumus yang digunakan dalam perhitungan hasil percobaan
adalah sebagai berikut :
1. Momen Torsi
T=F×l (kg.m)
Dimana :
T : Torsi (kg.m)
F : besar gaya putar (kg)
L : panjang lengan dinamometer = 0,358 (m)
2. Daya Efektif
Ne= T×n716 ,2 (PS)
Dimana :
n : putaran (rpm)
Ne : daya efektif (PS)
T : momen torsi (kg.m)
3. Daya Efektif dalam kondisi standard JIS
Neo=k . Ne (PS)
k=749Pa−Pw √273+θ
293 ;
Pw=ϕ . PsDimana :
Neo : daya efektif yang dikonfersi dalam JIS (PS)
k : faktor konversi
Ne : daya efektif (PS)
Pa : tekanan atmosfir pengukuran (mmHg)
Pw : tekanan uap parsial (mmHg)
θ : rata-rata temperatur ruangan saat pengujian (°C)
ϕ : kelembamam udara (%)
Ps : Tekanan udara standar pada temperatur θ (mmHg)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
32 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
4. Mean Effectife Pressure (MEP)
Pe = Neo×0 , 45×z
Vd×i×n ( kg/cm2 )
Dimana :
Pe : tekanan efektif
z : jumlah putaran poros engkol
n : putaran poros engkol (rpm)
i : langkah mesin
Vd : volume langkah (m3)
5. Fuel Consumption
FC=Vt×ρ×3600
1000 (kg/jam)
ρ dexlite = 0,836 gr/mL
Dimana :
FC : Konsumsi bahan bakar (kg/jam)
V : Volume bahan bakar (ml)
ρ : Massa jenis bahan bakar (gr/ml)
T : Waktu konsumsi bahan bakar (s)
6. Panas Hasil Pembakaran
Qb=FC x LHV (kcalJam
)
Dimana :
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
LHV : Low Heating Value (kcal/kg)
7. Berat Jenis udara
γa=γo .× (Pa−ϕ . Ps )760
×273273+θ
+ϕ . γw
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 33
Dimana :
Pa : Tekanan atmosfer pengukuran (mmHg)
Ps : Tekanan udara standard pada temperatur tertentu (mmHg)
: Relative Humidity / Kelembapan Relatif (%)
o : Berat jenis udara kering pada 760 mmHg
: Temperatur bola kering(oC)
8. Koefisien Udara
ε=P1−P2
P1
Dimana :P1−P : beda tekanan pada nozzle (mmH2O)P1 : tekanan atmosfer saat pengujian (mmHg)
ε : koefisien udara
9. Massa alir udara melalui nozzle
Gs= α . ε . π . d2
4 √2 .g . γ a ( P1−P2 ) (kg/s)
Dimana :
Gs : Massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
α : Koefisien kemiringan nozzle = 0,822
ɛ : Koefisien udara
d : diameter nozzle = 0,048 m
g : Gaya gravitasi = 9,81m/s2
γa : Berat jenis udara (kg/m3)
P1 – P2 : Perbedaan tekanan pada nozzle
10. Massa Alir gas buang
Gg=Gs+ FC3600 (kg/s) (3-10)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
34 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
Dimana :
Gg : massa alir gas buang (kg/s)
Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
11. Panas yang terbawa gas buang
Qeg=¿ . Cpg . (Teg−Tud ) x 3600 (kcal/jam) (3-11)
Dimana :
Cpg : panas jenis gas buang (kcal/kg.oC)
Teg : suhu gas buang (°C)
Tud : temperatur(°C)
Gg : massa alir gas buang (kg/s)
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
12. Efisiensi kerugian dalam exhaust manifold (ηg )
ηg=QegQb
x 100 %
(3-12)
Dimana :
ηg : efisiensi kerugian (%)
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
13. Kerugian Panas Pendinginan (Qw)
Qw =ρ.Ww.Cpw (Two-Twi) (kcal/jam) (3-13)
Dimana :
ρ : Massa jenis air = 1 kg/liter
Ww : debit air pendinginan (liter/jam)
Cpw : panas jenis air = 1 kcal/kg.oC
Two : temperatur air keluar (oC)
Twi : temperatur air masuk (oC)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 35
14. Efisiensi Kerugian Panas dalam cooling water(ηw )
ηw=QwQb
x 100 %
(3-14)
Dimana :
ηw : efisiensi kerugian panas (%)
Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
15. Efisiensi Thermal Efektif (ηe )
ηe=NeQb
×632×100 %
(3-15)
Dimana :
ηe : efisiensi efektif (%)
Ne : daya efektif (PS)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
16. Efisiensi Mekanis (η f )
η f=100 %−(ηg+ηw+ηe )(3-16)
Dimana :
η f : efisiensi gesekan (%)
ηg : efisiensi kerugian gas buang (%)
ηw : efisiensi kerugian air pendinginan (%)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
36 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
ηe : efisiensi efektif (%)
17. Ekuivalen daya terhadap konsumsi bahan bakar (Qf )
Qf = LHV . FC632 (PS) (3-17)
Dimana :
LHV : Low Heating Value (kcal/kg)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
18. Daya Mekanis
Nf =ηf xQf100 %
(3-18)
Dimana :
Nf : daya mekanis (PS)
η f : efisiensi gesekan (%)
Qf : kerugian karena gesekan (PS)
19. Daya IndikasiNi=Ne+Nm
(PS) (3-19)
Dimana :
Ni : daya indikasi (PS)
Ne : daya efektif (PS)
Nm : daya mekanis (PS)
20. Spesific Fuel Consumption Effective
SFCe=FCNe
(3-20)
Dimana :
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 37
SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
Ne : daya efektif (PS)
21. Spesific Fuel Consumption Indicated
SFCi= FCNi
(3-21)
Dimana :
SFCi : Spesific Fuel Consumption Indicated
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
Ni : daya indikatif (PS)
22. Panas Hasil Pembakaran yang diubah menjadi Daya Efektif
Qe=632. Ne(3-22)
Dimana :
Qe : panas efektif (kcal/jam)
Ne : daya efektif (PS)
23. Panas yang hilang karena sebab lain
Qpp=Qb−Qeg−Qw−Qe (3-23)
Dimana :
Qpp : panas yang hilang karena sebab lain (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)
Qe : panas efektif (kcal/jam)
24. Efisiensi Thermal Indikasi
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
38 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
ηi=NiQb
×632×100 %
(3-24)
Dimana :
ηi : efisiensi indikasi (%)
Ni : daya indikasi (PS)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
25. Efisiensi Mekanis
ηm=NeNi
x 100%
(3-25)
Dimana :
ηm : efisiensi mekanis (%)
Ni : daya indikasif (PS)
Ne : daya efektif (PS)
26. Efisiensi Volumetrik
ηv=Gs . z . 60
γ a . n .Vd .ix100%
(3-26)
Dimana :
ηv : efisiensi volumetric (%)
z : jumlah poros engkol
Vd : volume engkol (m3)
I : langkah mesin
Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
n : putaran poros (rpm)
γa : Berat jenis udara (kg/m3)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 39
27. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar
R= GsFC
x3600
(3-27)
Dimana :
R : rasio udara bahan bakar
Gs : aliran udara melalui nozzle (kg/s)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
28. Rasio Udara Bahan Bakar Teoritis
C12, 3 H22+17 ,85(O2+3 ,76 N2 )→12,3 CO2+11 ,1 H2 O+67 ,116 N2
(3-28)
Ro=( A / F )s
(α+ β4 )M O2+3 , 76(α+ β
4 )M N2
α M C+β M HDimana :
Ro : Rasio udara bahan bakar teoritis
M O2 : Massa relatif oksigen
M N 2 : Massa relatif nitrogen
M C : Massa relatif karbon
M H : Massa relatif hidrogen
29. Faktor Kelebihan Udara
λ= RRo
(3-29)
Dimana : λ : faktor kelebihan udara
R : rasio udara bahan bakar
Ro : rasio udara dalam bahan bakar teoritis
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
40 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
30. Faktor Koreksi Standard
A=P st
P [ TT st ]
0,5
=
P st
P [ T+273T st+273 ]
0,5
(3-30)
Dimana :
A : faktor koreksi
Pst : tekanan atmosfer = 760 mmHg
Tst : 25 ˚C
P : tekanan udara atsmosfer (mmHg)
T : temperatur ruangan (oC)
31. Daya Efektif Standard
( Ne ) st=A . Ne(3-31)
Dimana :
( Ne ) st : daya efektif standar (PS)
A : faktor koreksi
Ne : daya efektif (PS)
32. Torsi Efektif Standard
(T )st=A . T(3-32)
Dimana :
(T )st : torsi efektif standar (kg.m)
A : faktor koreksi
T : torsi (kg.m)
33. Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standard
( SFCe )st=SFCe
A(3-33)
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UBSEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2018/2019
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 41
Dimana :
SFCest : Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standar
SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective
A : faktor koreksi
34. Analisa Gas Buang
Komposisi gas Buang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
% CO2 =
Vco2
Veg x 100% (3-34)
% O2 =
Vo2
Veg x 100% (3-35)
% CO =
VcoVeg x 100% (3-36)
% N2 =
VN 2
Veg x 100% (3-37)
Dimana :
VCO2 : Volume CO2
VO2 : Volume O2
VCO : Volume CO
VN2 : Volume N2
Veg : Volume exhaust gas