Selasa, 06 April 2010

PENGARUH PENAMBAHAN LPG SEBAGAI BAHAN BAKAR GANDA (DUAL FUEL) PADA MESIN DIESEL JIANDONG (JD185NL) TYPE DIRECT IJECTION GENERATOR SATU SILINDER TERHDA

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Diesel bahan bakar ganda

Mesin diesel merupakan mesin penyalaan kompresi dimana udara dikompressi sampai pada temperatur tertentu kemudian bahan bakar dikabutkan beberapa derajat sebelum TMA, karena bahan bakar yang dikabutkan mempunyai titik nyala sendiri rendah, maka bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya dan akan mendorong piston pada langkah ekspansi. Mesin diesel bekerja berdasarkan pada siklus diesel, yang mempunyai perbandingan kompressi antara 14 : 1 sampai 24 : 1 sehingga udara yang terkompresi dapat mencapai suhu kurang lebih 750oC (tergantung dari perbandingan kompresi dan merk mesin diesel). Berbeda dengan siklus otto (kompresi 1:9) yang bekerja berdasarkan volume konstan penambahan panas pada mesin diesel bekerja pada tekanan konstan. Secara ideal effisiensi maksimum pada motor bakar dapat dicapai dengan menggabungkan prinsip kedua siklus tersebut, dimana motor bakar bekerja dengan pembakaran kompresi tetapi beroperasi dengan siklus otto. Motor pembakaran kompresi akan bekerja semakin efisien pada kompresi yang tinggi dimana volume konstan dari siklus otto akan memberikan efisiensi yang lebih tinggi lagi pada kompressi tersebut [Woodyard, D. F., 2004].

Akan tetapi penerapan aplikasi dual cycle ini sangat sulit dilaksanakan, dikarenakan bahan bakar yang ada saat ini cenderung untuk terbakar dahulu sebelum langkah kompresi berakhir. Permasalahan ini dapat menimbulkan tekanan lebih pada piston saat langkah kompresi, akibatnya akan menimbulkan suara ketukan logam atau yang dikenal dengan gejala knocking [Pulkrabek,W.W, 2004].

Beberapa jenis bahan bakar gas mempunyai titik nyala sendiri yang cukup tinggi diantaranya adalah gas alam baik CNG atau LNG, Hidrogen, biogas, producer gas (gas hasil gasifikasi dari biomassa atau batu bara) dan LPG, sehingga bahan bakar gas ini mempunyai peluang untuk menjadi alternatif bahan bakar pada mesin diesel.

Diesel bahan bakar ganda atau Diesel Dual Fuel (DDF) adalah mesin standar diesel yang ditambahkan bahan bakar lain pada masukkan udaranya dan penyalaan bahan bakar dilakukan oleh semprotan solar yang disebut pilot fuel. Secara sederhana bahan bakar cair atau gas dapat dimasukkan dengan membuat lubang pada masukkan udara (intake manifold) mesin diesel. Tergantung dari jenis bahan bakar yang ditambahkan, apabila jenis liquid/cair yang digunakan seperti ethanol atau methanol maka perlu dibuatkan karburator seperti pada mesin bensin atau dipompa dengan tekanan tertentu dan dikabutkan saat masuk ke saluran udara masuk mesin diesel [Karim GA, 1983; Naeser D, 1983]. Sedangkan untuk bahan bakar gas tidak diperlukan lagi karburator karena bahan bakar gas sudah mempunyai tekanan sendiri. [Mansour C, et al, 2001]

Gambar 2.1 Masukan udara + gas pada diesel bahan bakar ganda [Pulkrabek,W.W, 2004].

2.1.2 Diesel bahan bakar ganda dengan bahan bakar gas.

Bahan bakar gas atau BBG di Indonesia lebih cenderung dimaksudkan bagi gas alam yang dikomersialkan dalam bentuk gas alam cair/liquid natural gas (LNG) atau gas alam terkompresi/compressed natural gas (CNG). Pada dasarnya BBG bukan hanya dari gas alam saja akan tetapi banyak ragamnya seperti biogas, hidrogen, producer gas dan LPG. Kandungan dari gas tersebut bervariasi akan tetapi mempunyai kesamaan yaitu berbasis senyawa karbon.

Sejarah diesel dual fuel dimulai dari perang dunia II dimana mesin-mesin perang di Eropa kekurangan minyak bumi sebagai bahan bakarnya. Bahan bakar altenatif saat itu yang dipakai adalah gas hasil gasifikasi biomassa atau batu bara yang disebut producer gas. Producer gas dihasilkan dari reaktor gasifikasi dengan proses pirolisis yang membakar bahan bakar padat dengan sedikit oksigen dan menghasilkan gas yang mengandung 50% N, 17% CO, 9% CO2, 12% H dan Metana 2%. [FAO. 1986].

Gas hasil gasifikasi tersebut dimasukkan langsung pada mesin diesel melalui saluran udara masuk setelah mengalami pendinginan dan pengurangan kadar tar. Operasi mesin diesel dengan bahan bakar ini dapat menggantikan pemakaian solar sampai 80% akan tetapi daya mesin turun 15% dibandingkan dengan 100% solar, akan tetapi emisi gas buangnya lebih buruk kualitasnya dibandingkan dengan diesel-solar standar dengan dilepaskannya lebih banyak CO dan HC [Mohod, AG, 2003; Ramadhas AS, et al, 2008].

Gas alam umumnya mempunyai kandungan nitrogen 2,18%, methane 92,69%, ethane 3,43%, carbon dioxide 0,52%, propane 0,71%, butane 0,12%, N-butane 0,15%, pentane 0,09% and hexane 0,11% dan mempunyai temperature nyala sendiri (autoignition temperature) 482-632oC [El-Mahallawy F., 2002].

Keberhasilan penerapan diesel bahan bakar ganda pada mesin kapasitas besar pertama kali oleh Wärtsilä tipe 50 DF 6 silinder 5,7 MW x 4 yang digunakan sebagai penggerak tanker LNG kapasitas 153.000 m3 milik Gaz de France. Pemakaian gas alam pada mesin Diesel Dual Fuel menunjukkan hasil yang cukup memuaskan ditunjukkan dengan turunnya emisi gas buang terutama ketebalan asap sampai 52 % dibandingkan dengan diesel standar [Hideyuki O et al, 2001].

Sementara itu parameter mesin yang lain menunjukkan peningkatan seperti turunnya tekanan puncak sampai 20 %. Semakin banyak masukkan LNG tekanan puncaknya semakin turun sampai 50% dibandingkan dengan solar murni, penurunan ini terjadi pada variasi pembebanan dan putaran mesin sehingga dapat disimpulkan bahwa diesel dual fuel dengan solar+LNG sangat aman bagi konstruksi mesin. Parameter yang lain yaitu konsumsi bahan bakar bsfc (brake specific fuel consumption) menunjukkan kenaikkan sampai 10% dari total bahan bakar yang diberikan pada beban dibawah 80%. Pembeban 80% menunjukkan konsumsi bahan bakar yang sama dengan menggunakan solar 100% [Papagiannakis RG, et al 2003 dan Santoso, WB et al, 2006].

Akan tetapi masukkan gas alam yang terlalu banyak (melewati batas upper flamability limit pada perbandingan udara : bahan bakar) pada beban tinggi akan menyebabkan knocking. Ada tiga jenis knocking yang terjadi pada diesel bahan bakar ganda solar LNG yaitu knocking yang disebabkan oleh pembakaran yang terjadi saat campuran gas udara dipicu oleh pilot fuel, kedua knocking yang terjadi karena autoigniton dari gas itu sendiri dan ketiga knocking yang terjadi karena lambatnya LNG terbakar [Nwafor OMI, 2002]. Akan tetapi knocking yang terjadi pada mesin diesel bahan bakar ganda ini bukanlah penyebab kerusakan utama pada keausan piston dan ring piston [K. Wannatong, et al, 2007].

Hidrogen merupakan salah satu jenis gas yang superior dengan temperature nyala sendiri yang tinggi menunjukkan performan yang sangat baik pada mesin diesel. Konsumsi energi turun 15%, temperatur gas buang turun 45% dan ketebalan asap turun 18% dan efiesiensi thermal naik 17%, sedangkan untuk emisi gas buang HC, CO dan CO2 terbukti sangat rendah kecuali untuk NOx yang naik 34%.[ Saravanan, N, et al, 2007].

Pengembangan dan penelitian saat ini banyak dilakukan pada gas hidrogen, disamping renewable hidrogen mempunyai kandungan energi yang tinggi. Banyak kendala yang dihadapi dalam pengembangan gas hidrogen dikarenakan tingginya biaya untuk pemurnian juga kendala pada tempat penyimpanan, hidrogen cair mempunyai tekanan 3000 psi, sehingga memerlukan tabung yang ekstra kuat. Aplikasi untuk motor bakar saat ini masih jarang dan penelitian di bidang ini masih terbatas

2.1.3 Diesel bahan bakar ganda pada mesin diesel stasioner

Diesel stasioner adalah diesel putaran tetap yang umumnya untuk aplikasi pembangkit tenaga listrik. Putaran mesin dijaga pada putaran tertentu dengan bantuan governor. Di Indonesia standar tegangan listrik adalah 220 V dan frekuensi 50 Hz. Putaran mesin diesel ditentukan oleh tipe dan disain dari generator listriknya. Masukkan dan pengontrolan laju aliran massa dari gas ke mesin lebih sederhana dibandingkan dengan diesel untuk aplikasi automotif. Diesel automotif mempunyai dua variable yang selalu berubah yaitu putaran mesin dan variasi beban, sedangkan diesel stasioner hanya satu variabel yang berubah yaitu beban saja. Teknik operasi yang telah dikembangkan dengan menggunakan solar-biogas adalah memvariasikan masukkan gas kedalam silinder dan masukkan solar tetap. Penggunaan biogas yang mempunyai kandungan utama 65,6% CH4, 26,4% CO2, dan 6% N2 pada diesel pembangkit listrik ini mampu menggantikan bahan bakar solar sampai 90%. Hasil pengujian untuk 2000 jam menunjukkan bahwa biogas sangat layak menjadi alternatif bahan bakar untuk mesin diesel [Tippayawong N, 2007]. Sementara itu tingginya kadar CO2 dalam biogas tidak merugikan bagi mesin bahkan menaikkan performance mesin seperti pemakaian diesel dengan gas alam [Bari, Saiful, 1996].

Dual fuel untuk pembangkit listrik juga berhasil ditunjukkan dengan bahan bakar gas producer dari biomassa. Akan tetapi pada keseluruhan operasi mempunyai kecenderungan kenaikan kadar CO melewati batas standar emisi dibanding dengan solar, tetapi kadar NOx dan SO2 berkurang. Solar yang berhasil digantikan antara 67 – 86%. [Uma R, et al, 2004]

Dalam situs go.lpg.com menyatakan bahwa, ada 2 metode penggunaan LPG sebagai bahan bakar untuk motor diesel yaitu pertama merubah total mesin dengan mengurangi rasio kompresi dan menambah busi pada ruang bakar, dan yang kedua dengan menggunakan LPG dan solar secara bersamaan (dual fuel). Penggunaan metode yang pertama memang akan membuat mesin bisa beroperasi dengan 100% LPG atau tanpa solar sama sekali. Akan tetapi penggunaan metode ini membutuhkan biaya besar dan harus memperhatikan kondisi dari mesin yang akan dirubah. Sedangkan penggunaan metode yang kedua yaitu menggunakan LPG dan solar secara bersamaan (dual fuel) adalah metode yang cukup sederhana. Caranya adalah dengan memasukkan LPG ke mesin untuk dikompresi dengan udara dan LPG hanya berfungsi sebagai pemantik pembakaran (pilot fuel). Penggunaan metode ini akan menghemat penggunaan solar lebih dari 25%. Secara keseluruhan keuntungan penggunaan LPG sebagai bahan bakar selain menghemat solar dan suara mesin juga menjadi lebih tenang (getaran berkurang), mesin lebih mudah dihidupkan, asap hitam dan karbon dioksida hasil pembakaran berkurang.

Paul Sutton dan Lyn Marston pernah mencoba menggunakan LPG sebagai bahan bakar pada mobil mitsubishi diesel 4 WD. Caranya dengan memindahkan intake manifold, mengebor dan menyusupkan 2 lubang injeksi baru pada ruang bakar, artinya pada tiap-tiap silinder ada dua injektor. penelitiannya dengan cara uji jalan sejauh 20.000 km. Hasilnya menunjukkan bahwa penggunaan LPG sebagai bahan bakar akan menghemat pengeluaran sebesar 0,247 sen per kilometernya.

Chuancua Zhang dkk, melakukan penelitian mengenai penggunaan LPG sebagai bahan bakar pada motor diesel. Metode yang digunakan adalah LPG dimasukkan ke mesin dengan menggunakan Electronic Control Unit (ECU) untuk mengontrol katup masukan LPG. Kontrol masukan dipasang diantara pengatur tekanan dan pencampur yang mengatur pemasukan LPG ke mesin. Mesin akan melanjutkan operasi dengan diesel ketika ECU mati yang mematikan katup pengontrol sehingga aliran LPG akan terhenti. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : asap hitam, Hidrokarbon dan Karbon monoksida yang dihasilkan berkurang pada Beban torsi rendah dan menengah, konsumsi solar berkurang sampai 59,3 % dan performan mesin tidak mengalami perubahan.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Motor Diesel

2.2.1.1 Pandangan Umum Motor Diesel

Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering ( wikipedia.org ).

Pada tahun 1893 Dr. Rudolf Diesel mengadakan eksperimen sebuah motor percobaan. Setelah mengalami banyak kegagalan dan kesukaran, maka pada akhirnya pada tahun 1897 berhasil menemukan sebuah motor yang bekerja berdasakan bahan bakar yang disemprotkan atau dihamburkan ke dalam ruang bakar dari motor dengan memakai tekanan udara. Tekanan udara ini didapat dari sebuah kompresor udara yang terdapat pada sisi motor tesebut. Motor tersebut sudah dapat menghasilkan putaran tetapi masih belum sempurna.

Pada tahun 1902 Dr. Rudolf Diesel bekerja sama dengan pabrik mesin Augsburg Nurnburg Jerman. Mereka terus mengadakan percobaan untuk menyempurnaan motor tersebut, sehingga terbentuklah suatu motor yang dianggap sempurna dan mempunyai jaminan yang cukup untuk digunakan dalam dunia usaha. Atas jasanya maka motor itu dikenal dengan nama Motor Diesel (E, Karyanto, 2001).

Motor diesel banyak mempunyai persamaan dengan Motor Bensin terutama mengenai susunan konstruksi dari blok motor, silinder, piston, kepala silinder, karter, poros engkol, bantalan dari poros engkol, batang pemutar, kelengkapan dari katup-katup, susunan poros bubungan, bentuk dari manifold masuk dan manifold buang, sistem pendinginan dan sistem pelumasan.

Perbedaannya adalah, bahwa motor diesel tidak terdapat karburator, maka dengan demikian bahan bakar yang digunakan bukan bensin melainkan solar. Tidak terdapat kelengkapan listrik untuk untuk pengapian antara lain, busi, platina, alat pembagi, coil, dan icu. Dan sebagai gantinya kelengkapan itu adalah sebuah pompa bahan bakar yang dilengkapi dengan pengabut (injection nozzel). Seperti halnya pada motor bensin, motor diesel juga terdpat jenis motor 4 tak dan 2 tak, dimana motor 4 tak jenis yang paling banyak digunakan (E, Karyanto, 2001).

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin selain yang disebutkan diatas tadi adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1 Perbedaan motor diesel dan motor bensin

Motor diesel

Motor bensin

Bahan bakar

Solar

Bensin

Getaran mesin

Besar

Kecil

Metode pemberian bahan bakar

Pompa bahan bakar dan pengabut

Karburator

Metode pengapian

Pengapian sendiri

Loncatan bunga api listrik

Pembentukan campuran

Setelah kompresi

Sebelum kompresi

Perbandingan kompresi

15 – 30 kg/cm2

6 – 12 kg/cm2

Proses pembakaran

Siklus diesel

Siklus otto

Dibandingkan motor bensin, motor diesel memiliki baberapa kelebihan selain juga memliki beberapa kekurangan.

Adapun Beberapa kelebihan dari motor diesel dibandingkan dengan motor bensin adalah :

  1. Dapat dioperasikan dalam jangka waktu yang lama karena tidak menggunakan komponen pengapian seperti busi, koil, kondensor. Komponen sistem pengapian tersebut peka terhadap panas yang tinggi dan lama.
  2. Dapat menggunakan bahan bakar kualitas rendah sehingga bahan bakar dapat diganti dengan bahan bakar lain tanpa kesulitan.
  3. Momen kopel yang dihasilkan lebih tinggi dari pada motor bensin.

Kekurangan pada motor diesel :

  1. Tekanan kompresi pada motor diesel lebih tinggi dari pada tekanan kompresi motor bensin, maka getaran yang ditimbulkan oleh mesin diesel akan lebih keras dari motor bensin sehingga suara motor diesel lebih kasar.
  2. Bobot motor diesel untuk satuan motor yang sama lebih berat karena bahan yang digunakan untuk membuatnya lebih berat untuk mengimbangi kompresi yang tinggi (Boentarto, 1997).

Sistem Penyalaan motor diesel terdiri atas : (E, Karyanto, 2001)

Ø Pengabut (Injection nozzel)

Ø Pompa bahan bakar (Fuel injection pump)

Ø Pengatur pompa bahan bakar (Governor pump)

Ø Saringan bahan bakar (Fuel filter)

Ø Katup pembebas (Relief valve)

Ø Pompa pemindah bahan bakar (Fuel transfer pump)

Ø Tangki bahan bakar (Fuel service tank)

Ø Pipa-pipa aliran bahan bakar (Fuel pipe lines)

2.2.1.2 Prinsip Kerja Motor Diesel

Prinsip kerja motor diesel merupakan suatu siklus, dimana siklus merupakan rangkaian peristiwa yang selalu berulang kembali mengikuti jejak yang sama dan membentuk rangkaian tertutup.

Adapun prinsip kerja motor diesel 4 tak (four stroke) adalah sebagai berikut :

1. Langkah isap


1. Langkah hisap (suction stroke)

Pada langkah ini katup masuk terbuka dan katup buang tertutup, piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Di atas piston terjadi pembesaran volume yang mengakibatkan ruang tersebut menjadi hampa (vakum). Perbedaan tekanan udara luar yang tinggi dengan tekanan hampa mengakibatkan udara mengalir ke selinder melalui saluran masuk (intake manifold) dan katup masuk.

2. Langkah kompresi (compression stroke)

Setelah torak menyelesaikan langkah hisap, katup masuk tertutup. Piston bergerak kembali ke TMA. Katup isap dan buang tertutup. Gerakan torak ke atas menyebabkan udara dalam selinder dikompresi atau dimampatkan yang menyebabkan tekanan dan temperatur udara pada ruang bakar naik, dimana tekanan dan temperaturnya dapat mencapai + 30 kg/cm2 dan + 5500 C.

3. Langkah expansi (power stroke)

Pada langkah ini katup masuk dan katup buang masih tertutup. Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA, solar bertekanan tinggi diinjeksikan ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran di ruang bakar. Energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran dalam ruang bakar menimbulkan tekanan ke segala arah dan mendesak piston ke TMB. Langkah usaha inilah yang diharapkan pada mesin untuk dapat menjaga kelangsungan kerja dan perolehan tenaga mesin. Dari proses perubahan energi panas menjadi energi mekanis berupa gerak bolak-balik piston kemudian diubah lagi menjadi gerak putar untuk selanjutnya diteruskan ke roda.

4. Langkah buang (exhaust stroke)

Setelah piston mencapai TMB, katup buang membuka dan katup masuk tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Gerakan piston ke atas memaksa gas hasil pembakaran terdorong ke luar selinder melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold). Ketika piston hampir mencapai TMA, katup isap membuka dan bersiap untuk memulai siklus berikutnya..

2.2.1.3 Siklus Diesel

Konsep awal Rudolf Diesel pada mesin ciptaannya adalah dengan mengansumsikan adanya penambahan kalor pada temperatur konstan sehingga mesin yang dibuatnya dapat berjalan dengan siklus Carnot. Namun, akhirnya disadari bahwa untuk mewujudkan mesin tersebut secara praktikal adalah sangat sulit karena pemasukan panas yang dapat dilakukan persiklus sangat kecil. Konsep selanjutnya Rudolf Diesel menggunakan penambahan kalor pada saat tekanan konstan. Konsep siklus tersebut secara teoritis dapat berjalan dan oleh karena itu, siklus toritis ini dinamakan atas namanya yaitu Siklus Diesel ( Milton, 1995).


Gambar 2.3 Diagram PV dan TS pada siklus Diesel Ideal

Proses pada siklus Diesel :

1-2 : Kompresi isentropis (reversibel adiabatis)

Gas ideal (udara) dengan kalor spesifik konstan dikompresi secara reversibel dan adiabatis ke temperatur dan tekanan tinggi.

2-3 : Pembakaran isobaris

Temperatur setelah kompresi akan melebihi tempertur penyulutan bahan bakar sehingga bahan bakar tersulut secara spontan pada saat diinjeksikan kedalam ruang bakar.

3-4 : Ekspansi isentropis ( revesibel adiabatis )

Temperatur dan tekanan turun.

4-1 : Pembuangan isokhoris

Pembuangan kalor pada volume konstan, diikuti oleh penurunan temperatur dan tekanan (Bawa S., 2003).

2.2.1.4 Siklus Otto

Siklus Otto udara standar merupakan siklus termodinamika dasar dari motor bakar dengan pembakaran nyala (spark ignition) oleh percikan dari busi, yang dikenal dengan nama motor bensin. Siklus Otto udara standar ditunjukkan pada diagram P-v dan T-S, dimana seluruh proses dalam siklus ini merupakan proses yang reversibel.

P

3



s = c

2

v = c

2

Qmas Qkel

4


1

1

S

v

s = c Qkel

Gambar 2. 4 Diagram Pv dan TS pada siklus Otto Ideal

Proses pada siklus Otto (Bawa S., 2003) :

1-2 : Kompresi isentropis (reversibel adiabatis)

Campuran bahan bakar dengan kalor spesifik konstan dikompresi secara reversibel dan adiabatis ke temperatur dan tekanan tinggi.

2-3 : Penambahan kalor pada volume konstan

Kalor dipindahkan ke sistem pada volume konstan, mengakibatkan peningkatan temperatur, tekanan dan entropi. Campuran udara bahan bakar terbakar dengan mencetuskan nyala api dari busi

3-4 : Ekspansi isentropis (revesibel adiabatis)

Ekspansi adiabatik reversibel (isentropik) terjadi begitu torak bergerak pada langkah keluarnya, dimana temperatur dan tekanan akan menurun.

4-1 : Pembuangan isokhoris

Pembuangan kalor pada volume konstan, diikuti oleh penurunan temperatur dan tekanan.

2.2.1.5 Siklus Rangkap (Dual Cycles)

Pembakaran pada siklus otto didasarkan pada volume kostan dan di dalam siklus diesel, pembakaran didasarkan pada tekanan konstan. Operasi motor pembakaran bolak-balik merupakan kompromi antara siklus otto dan siklus diesel dan dapat dijelaskan sebagai siklus standar pembakaran rangkap atau siklus tekanan terbatas. Perpindahan kalor ke sistem dapat dianggap terjadi pertama pada volume konstan dan kemudian pada tekanan konstan. Dalam sistem nyatanya, penginjeksian bahan bakar dimulai selama langkah kompresi dan berlanjut selama sebagian langkah balik. Untuk memperoleh urutan proses yang mendekati keadaan sebenarnya diajukan suatu siklus udara tekanan terbatas atau siklus udara pembakaran gabungan (Bawa S., 2003).


Qmas p = c

Qmas

s = c v = c

s = c Qkel

Qkel v = c

Gambar 2.5 Diagram Pv dan TS siklus Gabungan (dual cycle)

Proses pada siklus rangkap :

1-2 : Kompresi adiabatis

2-3 : Pembakaran isokhoris

3-4 : Pembakaran isobaris (ekspansi isobaris)

4-5 : Ekspansi adiabatis

5-1 : Pembuangan isokhoris

2.2.1.6 Klasifikasi Motor Diesel

Motor diesel dapat diklasifikasikan berdasarkan :

1. Daur operasi

2. Tipe ruang bakar

3. Siklus pembakaran

4. Putaran dan berdasarkan bahan bakarnya.

· Berdasarkan daur operasi motor diesel dapat dibedakan menjadi 2 yaitu :

1) Mesin diesel yang beroperasi pada daur tekanan konstan

Mesin beroperasi pada daur tekanan konstan adalah mesin besar injeksi udara kecepatan rendah. Sedangkan mesin yang beroperasi pada daur kombinasi atau dwi-pembakaran yaitu bahan bakar terbakar pada volume konstan, seperti pada mesin bensin dan bagian yang lain terbakar pada tekanan yang mendekati konstan.

2) Beroperasi pada daur kombinasi.

Pada daur kombinasi, pertama kali tekanan menanjak sampai puncaknya selama bagian pertama dari pembakaran, kemudian tetap kira-kira konstan dan pada saat torak bergerak lebih jauh lagi dari titik mati, mulai turun menuju akhir dari proses pembakaran. Daur ini khusus untuk mesin injeksi tanpa udara kecepatan menengah dan tinggi (Maleev, 1991).

· Berdasarkan tipe ruang bakarnya, motor diesel dibagi menjadi 2 yaitu :

1. Ruang bakar langsung (direct injection)

Dikatakan ruang bakar langsung karena pada ruang bakar ini hanya terdapat satu ruangan yang berfungsi sebagai ruang bakar utama. Ruang bakar model ini banyak digunakan pada motor diesel berukuran sedang dan besar yang bekerja pada putaran rendah dan sedang.

2. Ruang bakar tidak langsung (indirect injection).

Ruang bakar tak langsung ada bermacam-macam jenisnya, antara lain: ruang kamar pusar (turbulance chamber), ruang bakar kamar muka (pre combustion chamber), ruang bakar sel udara (air cell combustion chamber) dan ruang bakar sel tenaga (energy cell combustion chamber).

· Berdasarkan dari siklus pembakarannya motor diesel dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. Motor 2 tak

Sedangkan motor diesel 2 tak adalah motor diesel yang setiap satu siklus pembakaran bahan bakarnya diselesaikan dalam 2 langkah piston dan 1 putaran poros engkol ( Boentarto, 1997 ).

b. Motor 4 tak.

Motor diesel 4 tak adalah motor diesel yang setiap satu siklus pembakaran bahan bakarnya diselesaikan dalam 4 langkah piston dan 2 putaran poros engkol.

· Motor diesel dapat dibedakan menjadi 3 berdasarkan putarannya yaitu motor diesel putaran rendah, putaran menengah, dan putaran tinggi.

Motor diesel dengan putaran di bawah 500 rpm termasuk putaran rendah. Mesin dengan putaran 500-1000 rpm termasuk putaran sedang dan mesin dengan putaran lebih besar dari 1000 rpm termasuk putaran tinggi (Amin Nugroho, 2005).

· Motor diesel menurut bahan bakarnya yaitu motor bahan bakar ganda (dual fuel engines), motor bahan bakar gas dan motor bahan bakar kombinasi (multi – fuel engines).

a). Motor bahan bakar ganda (dual fuel engine)

b) Motor bahan bakar gas

Motor diesel bahan bakar gas menggunakan bahan bakar gas seperti gas natural/gas bumi ataupun gas bahan bakar hasil produksi pembuatan gas. Motor diesel bahan bakar campuran yaitu memasukkan dan mengkompresi gas alam, gas buatan atau gas bahan bakar yang lain ketekanan kompresi normal motor diesel. Proses pembakaran terjadi setelah penginjeksian bahan bakar gas utama.

c). Motor bahan bakar kombinasi (multi – fuel engines).

Sedang motor bahan bakar kombinasi yaitu mempunyai variasi dari bahan bakar beroktan sedang hingga distilasi menengah. Pada saat ini banyak dilakukan eksperimen pengembangan motor dengan berbagai bahan bakar yang memiliki kemampuan memulai operasi atau kerja sejak memulai operasi (Novian N., 2003).

2.2.2 Bahan Bakar

Bahan bakar adalah material dengan suatu jenis energi yang bisa diubah menjadi energi berguna lainnya.

Adapun jenis – jenis dari bahan bakar adalah:

o Bahan bakar padat

o Bahan bakar cair dan gas

o Bahan bakar nuklir

2.2.2.1 Bahan bakar cair dan gas

Bahan bakar yang non-solid (padat) termasuk minyak dan gas (keduanya mempunyai subjenis yang beragam di antaranya adalah bahan bakar alam dan bensin).bahan bakar yang sekarang merupakan bahan bakar yang memiliki potensi besar ialah hidrogen. Hidrongen adalah suatu bahan bakar yang unsur pembentuk utamanya adalah air dan gas. Kita ketahui bersama bahwa air memiliki jumlah yang begitu besar maka air bisa dikategorikan sebagai energi terbarukan. Hidrongen (H2) didapatkan dari senyawa H2O yang jika diuraikan H2 dan O2. Kekurangan dari pada bahan bakar hidrogen ialah pengelolahannya yang cukup rumit tapi bila dimasukkan dalam blans energi tetap menguntungkan, ini dikarenakan adanya energi yang dipakai untuk menghasilkan energi baru.

2.2.2.1.1 Minyak diesel (solar)

Indonesia memproduksi 2 jenis bahan bakar mesin diesel, yaitu solar yang digunakan untuk motor dengan putaran mesin tinggi (lebih dari 1200 rpm) dan minyak diesel untuk motor dengan putaran rendah (kurang dari 500 rpm). sifat fisis bahan bakar perlu diperhatikan untuk menghindari kerusakan alat dan kerugian lainnya yang mungkin timbul akibat penggunaan bahan bakar tersebut. Selain itu sifat fisis juga berpengaruh pada kualitas penyalaan.

Tabel 2.2 Sifat fisika minyak solar (Automotive Diesel Oil)

Sifat

Minyak solar

Metode Astm

Min

Maks

Spesific gravity 60/60o F

0,820

0,87

D1298

Colour astm

3,0

D-11500

pour point, OF

6,5

D-97

Sulfur content, % wt

0,5

D-1551

Flash Point, oF

150

D-93

Viscosity

1,6 (kinematik)

5,8 (cSt, 100F)

D-455

Sediment, % wt

0,01

D-473

Ash content, % wt

0,01

D-473

Coradson carbon residue, wt

0,1

D-189

Water content

0,05

D-95

(Sumber : Kep.Dirjen Migas No. 004/P/DM/1979)

2.2.2.1.2. Liquefied Petroleum Gas (LPG)

Elpiji, dari pelafalan singkatan bahasa Inggris; LPG (liquified petroleum gas, harafiah: "gas minyak bumi yang dicairkan"), adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana (C3H8) dan butana (C4H10). Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana (C5H12).

Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas. Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk berat yang sama. Karena itu elpiji dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung elpiji tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya sekitar 250:1.

Tekanan di mana elpiji berbentuk cair, dinamakan tekanan uap-nya, juga bervariasi tergantung komposisi dan temperatur; sebagai contoh, dibutuhkan tekanan sekitar 220 kPa (2,2 bar) bagi butana murni pada 20°C (68 °F) agar mencair, dan sekitar 2,2 MPa (22 bar) bagi propana murni pada 55°C (131 °F).

Menurut spesifikasinya, elpiji dibagi menjadi tiga jenis yaitu elpiji campuran, elpiji propana dan elpiji butana. Spesifikasi masing-masing elpiji tercantum dalam keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor: 25K/36/DDJM/1990. Elpiji yang dipasarkan Pertamina adalah elpiji campuran.

( wikipedia.org )

Propana adalah senyawa alkana tiga karbon (C3H8) yang berwujud gas dalam keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi cairan yang mudah dipindahkan dalam kontainer yang tidak mahal. Senyawa ini diturunkan dari produk petroleum lain pada pemrosesan minyak bumi atau gas alam. Propana umumnya digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin, barbeque (pemanggang), dan di rumah-rumah.

Dijual sebagai bahan bakar, propana dikenal juga sebagai LPG (liquified petroleum gas - gas petroleum cair) yang dapat berupa campuran dengan sejumlah kecil propena, butana, dan butena. Kadang ditambahkan juga etanetiol sebagai bahan pemberi bau agar dapat digunakan sebagai deteksi jika terjadi kebocoran. Di Amerika Utara, komposisi utama LPG adalah propana (paling tidak 90%), dengan tambahan butana dan propena. Ini adalah standar HD5, yang awalnya dibuat terutama untuk bahan bakar kendaraan.

Rumus kimia propane

(www.worldlpgas )

Saat ini pemerintah sedang mengkonversi pemakaian minyak tanah dengan LPG dikarenakan beban pemerintah akan subsidi minyak sudah terlalu besar. Seiring dengan kebijakan pemerintah tersebut pasokan LPG semakin berlimpah ditambah dengan program tabung LPG 3 kg, sehingga masyarakat bukan hanya dapat memakai LPG untuk keperluan rumah tangga akan tetapi industri kecilpun yang menggunakan mesin diesel dapat menggunakannya, seperti industri pengelasan logam.

LPG merupakan salah satu hasil produksi dari destilasi minyak bumi atau proses pemisahan gas alam. Kandungan utama dari LPG adalah Propana dan Butana, komposisi ini berlainan di tiap-tiap negara, di Indonesia LPG mempunyai komposisi Propana 30 % dan Butana 70 %.. LPG mempunyai bentuk gas dalam suhu kamar dan tidak mempunyai warna dan bau, titik didihnya -6.3oC untuk Butana dan -42,2oC untuk Propana. LPG lebih mudah ditransportasikan dan dikemas dalam tabung karena LPG dalam bentuk cair mempunyai tekanan moderat sekitar 8 bar dibandingkan dengan LNG yang mempunyai tekanan dalam tabung sekitar 200 bar sehingga dibutuhkan tabung yang jauh lebih kuat dan tebal untuk gas alam cair [Kristyadi MS, 2002] sehingga untuk penyimpanan gas dalam jumlah yang sama dibutuhkan tabung yang lebih berat untuk gas LNG.

Butana dan Propana merupakan hidrokarbon gugus alkana yang didapatkan dari penambangan minyak bumi. Pertamina menggolongkan butana ke dalam jenis LPG (Liquified Petroleum Gas). Berdasarkan SK Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor 25 K/36/DDJM/1990 tanggal 14 Mei 1990 klasifikasi butana sebagai bahan bakar adalah sesuai tabel berikut:

Tabel 2.3 Spesifikasi Butana [Kristyadi MS, 2002]

Komponen

Kadar

C4 Total

97,5 (% Vol. Minimum)

C5

2,5 (% Vol. Maksimimum)

C6+

Nol

Total S Etil/butyl

15 (grams/100 cuft maksimum)

Tekanan uap maksimum

70 psig (100oF)

Data-data tambahan untuk Butana dan Propana :

Tabel 2.4 Properties of important fuels [Haring,H.W, 2008]

Gas name

Chemical formula

Ignition range pada udara (% vol. fraction)

Ignition Temp

Specific calorific value (kj kg-1)

Butana

C4H10

1,5 – 8,5

365

49,500

Propana

C3H8

2,1 – 9,5

470

50,345

Metana

CH4

5 – 15

595

55,498

Hydrogen

H2

4 – 75,6

560

141,800

Natural Gas

Mixture CH4, C3H8, C4H10, CO2, N2

Depend on composition

Depend on composition

Depend on composition

Menurut data diatas dan penelitian yang sudah ada LPG layak digunakan sebagai bahan bakar pada diesel dua bahan bakar. Gas alam, Metana dan hidrogen telah diteliti dan mempunyai pengaruh yang cukup baik terhadap performa mesin diesel dan emisi. Kandungan pada gas alam meskipun dalam jumlah sedikit terdapat propana 0,71%, butana 0,12%, dan N-butana 0,15%. Sedangkan LPG mengandung komposisi 70% butana dan propana 30% diprediksikan dapat mempunyai karateristik tidak terlalu jauh berbeda dengan gas alam. Gas alam menunjukkan gejala knocking pada putaran rendah dengan beban 100%, untuk LPG karena kandungan Butana-nya lebih tinggi diprediksikan knocking akan terjadi lebih awal dibanding dengan gas alam.

Penelitian awal yang dilakukan pada beban tetap dan putaran bervariasi dengan masukkan gas LPG dibawah LEL (Low Explosion Limit) 1,5% perbandingan antara udara dan bahan bakar, menunjukkan peningkatan putaran mesin dan berkurangnya spesifik fuel consumption gabungan diesel+lpg dibandingkan dengan solar 100%.

2.2.2.2 Oktan number dan Cetane number

a. Oktan number

Oktan number atau bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin. Knocking ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga sebisa mungkin harus kita hindari.

Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit.

Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.

Umumnya skala oktan di dunia adalah Research Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur.

Beberapa angka oktan untuk bahan bakar:

87 → Bensin standar di Amerika Serikat

88 → Bensin tanpa timbal Premium-TT

91 → Bensin standar di Eropa

94 → Premix-TT

95 → Super-TT

Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin. Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br). Celakanya, lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, termasuk manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai bahan campuran bensin.

Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (methyl tertiary butyl ether, C5H11O), yang berasal dan dibuat dari etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa bensin) MTBE masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya ( wikipedia.org ).

b. Cetane number (bilangan setan)

Angka setan suatu angka yang menyatakan kualitas pembakaran dari bahan bakar mesin diesel, yang diperlukan untuk mencegah terjadinya knocking (detonasi). Untuk mesin diesel yang bekerja pada putaran rendah diperlukan bahan bakar yang memiliki angka setan yang tinggi,sebaliknya untuk motor diesel yang bekerja pada putaran tinggi diperlukan bahan bakar minyak dengan angka setan yang rendah (Pertamina, 13).

2.2.2.3 Udara

Udara merujuk kepada campuran gas yang terdapat pada permukaan Bumi. Udara Bumi yang kering mengandungi 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% uap air, karbon dioksida, dan gas-gas lain.

Di antara gas-gas yang membentuk udara adalah seperti berikut :

· Helium

· Nitrogen

· Oksigen

· Karbon dioksida

( wikipedia.org )

2.2.3 Pembakaran

Pembakaran adalah suatu runutan reaksi kimia antara suatu bahan bakar dan suatu oksidan, disertai dengan produksi panas yang kadang disertai cahaya dalam bentuk pendar atau api.

Dalam suatu reaksi pembakaran lengkap, suatu senyawa bereaksi dengan zat pengoksidasi, dan produknya adalah senyawa dari tiap elemen dalam bahan bakar dengan zat pengoksidasi. Contoh:

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2 + Panas

CH2S + 6F2 CH4 + 2HF + SF6 + Panas

Contoh yang lebih sederhana dapat diamati pada pembakaran hidrogen dan oksigen, yang merupakan reaksi umum yang digunakan dalam mesin roket, yang hanya menghasilkan uap air.

2H2 + O2 2H2 + Panas

(wikipedia.org ).

Terdapat dua metoda yang berbeda dari pembakaran bahan bakar dalam silinder mesin :

1. Pada volume konstan

Pembakaran pada volume konstan berarti bahwa selama pembakaran volumenya tidak berubah dan semua energi panas yang ditimbulkan oleh bahan bakar menjadi kenaikan suhu dan tekanan gas. Dalam sebuah mesin berarti bahwa pembakaran diproses pada kecepatan sedemikian tinggi sehingga torak tidak mempunyai waktu untuk bergerak selama pembakaran. Pembakaran semacam ini diperoleh ketika torak pada TMA, keuntungan dari metode pembakaran bahan bakar ini adalah efisiensi panas yang tinggi.

Kerugiannya adalah kenaikan tekanan yang sangat mendadak dan mengakibatkan kebisingan pada mesin. Pembakaran semacam ini kira-kira didekati dalam mesin bensin penyalaan cetus api.

2. Pada tekanan konstan

Pembakaran pada tekanan konstan, berarti bahwa selama pembakaran suhunya naik dengan kecepatan sedemikian sehingga kenaikan tekanan yang dihasilkan kira-kira cukup untuk melawan pengaruh pertambahan volume disebabkan gerakan torak, dan tekanan tidak berubah. Energi panas yang ditimbulkan oleh bahan bakar sebagian berubah menjadi kenaikan suhu gas dan sebagian menjadi kerja luar yang dilakukan. Dalam mesin dengan pembakaran tekanan konstan, bahan bakar dibakar sedikit demi sedikit sehingga tekanan yang diperoleh pada akhir langkah kompresi dipertahankan selama seluruh proses pembakaran. Pembakaran semacam ini digunakan dalam mesin disel injeksi udara kecepatan rendah yang asli. Keuntunganya adalah mesin berjalan dengan halus, sehingga menghasilkan momen puntir lebih merata karena tekanan pembakaran yang diperpanjang.

Tetapi tidak sesuai untuk mesin minyak kecepatan tingggi. Mesin diesel kecepatan tinggi modern beroperasi pada daur yang merupakan kombinasi dari kedua metoda diatas, dan disebut juga daur dwipembakaran (dual-combustion); satu bagian bahan bakar dibakar dengan cepat, hampir dengan volume konstan dekat TMA sisanya dibakar sewaktu torak mulai bergerak menjauhi TMA, Tetapi tekanan tingginya tidak konstan, melainkan biasanya pertama kali naik kemudian turun. Secara umum daur ini lebih menyerupai daur pembakaran volume konstan dari pada daur mesin disel asli. Keuntunganya adalah efisiensi tinggi dan penggunaan bahan bakar hemat. Kekurangannya adalah sulitnya mencegah operasi yang kasar dan bising dari mesin.

Pembakaran bahan bakar adalah oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan produksi panas dan cahaya. Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi bila pasokan oksigen yang diterima cukup. Oksigen (O2) merupakan elemen bumi paling umum, persentase volumenya mencapai 20,9 % dan beratnya 23 % dari udara. Sebelum proses pembakaran bahan bakar yang berbentuk padat atau cair harus diubah dulu kebentuk gas supaya bisa terbakar. untuk mengubah bahan bakar padat atau cair mnjedi gas diperlukan panas. Bahan bakar gas akan terbakar pada keadaan normal jika terdapat udara yang cukup.

Terlalu banyak atau terlalu sedikitnya bahan bakar pada jumlah udara pembakaran tertentu, dapat mengakibatkan tidak terbakarnya bahan bakar dan terbentuknya karbon monoksida. Jumlah O2 tertentu diperlukan untuk pembakaran yang sempurna dengan tambahan sejumlah udara (udara berlebih) diperlukan untuk menjamin pembakaran yang sempurna. Walau demikian, terlalu banyak udara berlebih akan mengakibatkan kehilangan panas dan efisiensi. Tidak seluruh bahan bakar diubah menjadi panas dan diserap oleh peralatan pembangkit. Biasanya seluruh hidrogen dalam bahan bakar terbakar. Tantangan utama dalam efisiensi pembakaran adalah mengarah ke karbon yang tidak terbakar (dalam abu atau gas yang tidak terbakar sempurna), yang masih menghasilkan CO selain CO2 (www.energyefficiencyasia.org).

HEAT HEAT SMOKE

2.2.4 Generator

Generator adalah sebuah mesin listrik yang dapat mengubah daya mekanis menjadi daya listrik .

Bagian – bagian generator antara lain:

a) Rotor yaitu bagian yang berputar

b) Stator yaitu bagian yang tidak berputar

Bagian dari rotor:

ü Poros jangkar

ü Inti jangkar

ü Komotator

ü Kumparan jangkar

Bagian stator:

Ø Kerangka generator

Ø Kutub utama bersama balitannya

Ø Kutub pembantu dan balitannya

Ø Bantalan – bantalan poros

Generator dibedakan menjadi 2 bagian:

1. Generaor DC

2. Generator AC

Perbedaan prinsip antara generator DC dan generator AC adalah untuk generator DC, kumparan jangkar ada pada bagian rotor dan terletak diantara kutup – kutup magnit yang tetap ditempat , diputar oleh tenaga mekanik. Sedangkan pada generator AC kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karaena berada pada tempat yang tetap, sedangkan kumparan rotor bersama-sama dengn kutub magnit diputar oleh tenaga mekanik.

Jika kumparan rotor yang berpungsi sebaga pembangkit kumparan medan magnet yang terletak diantara kutub magnet utara dan selatan diputar oleh tenaga air atau tenaga lainnya maka pada kumparan rotor akan timbul medan magnet atau flux yang bersifat bolak balik.

2.2.5 Parameter-Parameter Dasar Perhitungan

2.2.5.1 Fuel Cosumption (FC)

Fuel Consumption (FC) adalah jumlah bahan bakar yang dikonsumsi per satuan waktu, dengan persamaan :

FC = m / t

Dimana ;

FC : Fuel Cosumption (kg/jam)

m : Jumlah pemakaian bahan bakar (kg)

t : Waktu (jam)

2.2.5.2 Daya atau power (N)

1. Daya indikasi / indicated horse power (Ni)

Adalah daya yang terjadi karena gerakan torak dari TMA ke TMB (langkah ekspansi) yang dihsilkan oleh motor bakar dari hasil pembakaran (karena tekanan gas hasil pembakaran).

Ni = Pi.Vd .n.i (HP)

0.45.z

Dimana:

Pi = tekanan indikasi rata – rata (kg/cm2)

Vd = volume langkah = .D2 . (m3)

D = diameter silinder (m)

L = panjng langkah torak (m)

n = putaran poros engkol (rpm)

i = jumlah silinder

z = jumlah putaran poros engkol untuk tiap siklus : untuk 4 langkah z = 2 dan untuk 2 langkah z = 1

b. Daya efektif / brake horse power (Ne)

Adalah daya actual yang dihasilkan oleh poros engkol yang mampu untuk menggerakkan beban luar, misalnya generator listrik, pompa dan sebagainya.

Ne =

Dimana :

Pe = tekanan efektif rata – rata (kg/cm2)

2.2.5.3 Spesific Fuel Consumption effective (SFCe)

Konsumsi bahan bakar atau Spesific Fuel Consumption effective (SFCe) ditentukan dengan persamaan :

Dimana ;

SFCe : Spesific Fuel Consumption effective (kg/ kWjam)

Fc : Fuel Cosumption (kg/jam)

Ne : Daya efektif (kW)

SFCe sebagai parameter yang biasa dipakai sebagai ukuran ekonomis pemakaian bahan bakar yang dipakai perjam untuk setiap daya yang dihasilkan.

Harga SFCe yang lebih rendah menyatakan efisiensi yang lebih tinggi dan harga SFCe yang tinggi menyatakan efisiensi yang rendah pada motor.

2.2.5.4 Daya termal (Ptermal )

Daya termal adalah daya yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar, dapat ditentukan dengan persamaan :

Ptermal = FC x NKB

Dimana ;

Ptermal : Daya termal (kW)

NKB : Nilai kalor bawah bahan bakar (kWjam/kg)

2.2.5.5 Efisiensi termal (g)

Efisiensi termal adalah panas yang digunakan oleh motor dari hasil pembakaran bahan bakar, dapat ditentukan dengan persamaan :

g = ( Ne / Ptermal ) 100 %

Dimana ;

g : Effesiensi termal ( % )

Ne : Daya efektif (kW)

1 komentar: