EFISIENSI,DAYA DAN
PEMAKAIAN BAHAN BAKAR
di susun oleh :
Nama : David Susilo PurnomoNIM : 09510607
Prodi / Fak. : teknik mesin
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONOROGO
2010
Kata pengantar
Asalamualaikum wr.wb
sukur alhamdulilah saya panjatkan kehadirat allah SWT,yang telah memberi rahmat, taufik dan hidayah,sehingga saya bisa menyelesaikan ranagkuman ini,rangkuman ini berisi tentang efisiensi daya pemakaian bahan bakar.Saya menyadari bahwa dalam rangkuman ini masih belum sempurna, yang dikarenakan adanya keterbatasan waktu yang diberikan. Tetapi berkat bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak maka saya dapat menyusun makalah ini dengan lancar dan semoga dapat bermanfaat bagi semua pihak. Saya sangat mengharap saran, pendapat, maupun kritik yang bersifat membangun. Semoga rangkuman yang sangat sederhana ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Sebagai manusia biasa saya tidak luput dari kekurangan dan kesalahan. Bila ada kesalahan itu datangnya dari saya pribadi dan bila ada kebenaran dan kabaikan itu dari Allah SWT. Semata. Untuk itu bila ada kesalahan, saya mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Wasalamualaikum wr.wb
Ponorogo 27,oktober,2010
David Susilo Purnomo
BAB 1
EFISIENSI,DAYA DAN PEMAKAIAN BAHAN BAKAR
1. Proses lingkaran
Perubahan tekanan gas dalam silinder merupakan proses secara keseluruhan,sebuah gravik yang memperlihatkan hubungan antara tekanan dan volume disebut diagram ρ V. Pada motor bakar tiap tiap akhir langkah pemampatan terjadi pembakaran sehingga suhu beserta tekanannya meningkat.kejadian ini mengakibatkan garis exspansinya tidak lagi berada di bawah garis pemampatan,tetapi berada di atasnya selama langkah isap tekanannya sedikit dibawah MPa efektif.selama langkah pemampatan tekanan meningkat sehingga menjadi kira-kira 0,9MPa.Selanjutnya disebabkan oleh nyala kisi terjadi pembakaran dan tekanan naik lagi sampai 2,7MPa kemudian tekanan tersebut akan menurun selama langkah kerja sampai 0,2MPa,Selama langkah buang,tekanan efektif sebesar 0,2MPa ini akan menurun lagi,tetapi tidak akan mncapai tekanan dibawah 0MPa.
Efisiensi teoritis secara siklus
Bahan bakar yang di salurkan bersama udara mengandung energy yang berubah menjadi kalor.Diketahui bahwa udara (gas) sebagai akibat pembakaran,akan mengembang dan tekanannya akan naik.Jumlah kalor,yang dimasukkan kedalam silinder dinyatakan dengan Q₁.Bila piston dari TMA menuju TMB (selama langkah kerja),maka tekanan dan suhunya akan menurun.selama langkah ini kalor akan disalurkan melalui dinding silinder dan gas buang (Q₂).TIdak semua kalor yang disuplay dapat dikonfersi menjadi langkah kerja (ηth)Selisih antara jumlah kalor Q₁ dan Q₂ merupan dasar untuk menentukan efisiensi secara termal secara teoritis.atau = X 100%
2. MOTOR OTTO EMPAT – LANGKAH
Motor ini juga disebut motor campur,Mengisap campuran yang mudah terbakar biasanya terdiri atas bensin dan udara pada saat langkah isap.berlawanan dengan motor disel (pencampuran bahan bakar dengan udara terjadi didalam silinder pada akir langkah pemampatan). Perubahan tekanan selama proses kerja terjadi dalam ruang diatas piston.bila piston berada di TMB,volume ruang ini adalah yang terbesar,yakni
= volume langkah
= volume ruang sisa
Bila piston berada di TMA ,volume ruang diatas piston adalah yang terkecil,yakni Vc.
Langkah isap dan derajat isian
Langkah isap dimulai pada TMA,yakni bila piston mulai bergerak kebawah.katup isapnya sudah terbuka sebelum TMA.untuk menghasilkan lubang isap yang luas,bila dalam silinder telah terjadi kehampaan akibat gerak piston kebawah.disebabkan oleh tahanan aliran yang dialami oleh campuran baru yang mengalir melalui system isap.pada frekuensi putar yang lebih tinggi tekanan tersebut akan semakin rendah – berarti juga isian silindernya – sehingga peningkatan daya yang diberikan tidak dapat sebanding dengan frekuensi putaranya.
TMA - TMB
Pada motor yang pengisiannya dilakukan dengan tekanan hal demikian tidak terjadi,campuran dan yang akan dimasukan bedakan silinder dilakukan dengan tekanan kelemahan dari cara ini iyalah bahwa sebagian dari gas buang pembakaran terdahulu akan mengeruhkan kualitas campuran barunya.
Langkah pemampatan dan tekanan akhir yang dicapai
Langkah pemampatan secara teoritis dimulai pada saat piston menuju keatas.tetapi dalam prakteknya langkah pemampatan ini baru terjadi setelah penutup katupisapnya.perbandingan pemampatan (dinyatakan dengan symbol є )ini dalam bentuk rumus menjadi :
Є = atau є = 1 + atau є – 1 =
Suhu suhu tersebut dinyatakan dalam satuan Kelvin.ternyata bahwa Q₁ adalah sama dengan T₁ - T₁ sedangkan Q₂ sama dengan T₂ - T₂.besarnya efisiensi suatu siklus :
= 1 Ditulis dalam bentuk lain :
= 1dengan menggunakan rumus kedua poisson,rumus diatas dapat diubah menjadi:
=1 Rumus untuk efisiensi teoritis yang mengikut sertakan perbandingan pemampatan dan factor y menjadi :
= 1 -
Langkah kerja
penghentian pembakaran gas sebaiknya terjadi pada TMA atau sedikit sesudahnya ini disebabkan oleh pengembangan gas terbesar akibat suhu tertinggi harus terjadi pada volume terkecil (Vc) sehingga piston mendapatkan tekanan terbesar.tekanan pada motor otto dengfan mengesampingkan pengaruh lainya pada akhir langkah ekspansi menjadi :
Ternyata disini bahwa tekanan gas buang serta suhu motor disel lebih rendah bila dibandingkan motor otto.
Langkah buang
Piston yang menuju ke TMA sedikit mempertinggi tekanan lebih gas yang sudah terbakar melalui katup buang akan mengalir kesistem buangnya.Ruang bakar yang kecil Vc,jadi pada perbandingan pemampatan yang besar akan dapat memperbaiki keadaan itu ,disamping itu apa yang disebut “tumpang – tindih “ (overlapping) mempunyai peranan penting.
3. EFISIENSI TERMAL MOTOR
Pada bagian terdahulu yang membicarakan masalah langkah pemampatan telah diketahui bahwa besarnya efisiensi teoritis dapat dihitung dengan rumus :
Dalam hal ini besarnya efisiensi itu seluruhnya ditentukan oleh perbandingan pemampatan. Untuk motor bensin , besarnya factor y adalah 1,35 atau 1,4
Efisiensi termal (efisiensi indicator )
Untuk menentukan efisiensi ini , kita harus membandingkan kalor yang dimiliki oleh bahan bakar yang dimasukan, dengan jumlah kalor yang dirubah menjadi kerja mekanis yang sebenarnya.kita tahu bahwa 1kwj = 3,6Mj,maka sebuah motor yang selama 1jam harus memberikan kerja sebesar 1KW,harus disuplai dengan kalor sebanyak 3,6 Mj.maka jumlah masa yang disuplai untuk 1KW.jadalah
efisiensi mekanis
daya yang diterima oleh roda penerus sebenarnya hanya merupakan sebagian dari daya indicator ( ,daya pada piston ) daya efektif ( )dapat diukur,dayanya dengan memberikan motor yang bersangkutan rem – air .desebabkan oleh kerugian d=gesekan maka selalu lebih kecil dari perbandingan antara keduanya disebut efisiensi mekanis.
Kerugian daya akibat gesekan ( ) besarnya melalui pemutran dengan motor listrik dapat diukur dengan:
atau =Kerugian ini desebabkan oleh piston cicin bantalan roda gigi dan lain lain,juga kerugian daya untuk menggerakan alat alat perlengkapan seperti pompa ventilator dan lompresor diikutsertakan dalam efisiensi ini.
Efisiensi total
Efisiensi total dapat kita hitung dengan menggunakan rumus
. .
Efisiensi motor otto berkisar antara 27% sedangkan motor disel kira kira 37%
Bensin empat langkah Disel empat langkah
= 0,55
= 0,7
=0,7
= 0,7
= 0,75
= 0,7
Total =0,27
27% Total 0,368
36,8%
Maka motor yang bekerja tanpa beban (stasioner ) dimana derajat isian silindernya rendah sekali - akan mempunyai efisiensi rendah sebaliknya pada motor disel pengisian silinder pada daerah frekuensi motor hamper maksimal ( bukan katup gas ).sehingga mempengaruhi nilai efisiensinya. Penambahan bahan bakar yang disemprotkan jugasn dapat mengubah keadaan.faktor lain yang juga penting untuk efisiensi sebuah motor bakar adalah cara pendinginan . lebih lebih pada motor didinginkan dengan udara yang bekerja dengan suhu tabung silinder yang lebih tinggi.
4. TEKANAN INDIKATOR RATA-RATA DALAM SILINDER
Bila selam langkah piston dari sentimeter pertama terjadi selisih tekanan efektif 2,2 MPa dan selama sentimeter kedua 1,4 MPa dan seterusnya. Maka besarnya tekanan indicator rata-rata selama langkah seluruhnya sepanjang 10cm atau akan menjadi :
= = 0,77 MPa
Perlu diperhatikan bahwa tekanan – tekanan ini hanya dapat dicapai pada keadan yang paling baik diman silindernya terisi penuh pada bagian 3 terlihat bahwa diagram indicator ini tergantung pada berbagai factor.disebabkan oleh hal – halyang tidak menguntungkan,maka kerja yang diberikan selalu berkurang dan juga tekanan efektifnya.
5. Daya motor
Daya motor adalah besarnya kerja motor tadi selama waktu tertentu.sebagai satuan daya adalah watt,rumus untuk daya adalah : . A . s . n
Pada motor empat langkah , tiap dua kali putaran poros engkol terjadi sekali langkah kerja, maka untuk rumusnya :
Sedangkan untuk motor dua langkah tiap satu kali putaran poros engkol satu kali kerja adalah: =
Keterangan :
= daya indicator (watt)
= tekanan rata – rata indicator dalam paskal (N/ )
A = luas piston ( )
S = langkah piston (m )
n = frekuensi putar (hz)
Menentukan daya SAE
Ini merupakan daya yang diberikan motor kepada kepada kopling padsa kondisi DIN,yang dinyatakan dalam kW.dalam hal ini motor harus dalam kondisi siap pakai,jadidi lengkapi dengan saringan udara,saluran buang ,peredam suara (knalpot ),dan sebagainya
Menentukan daya DIN
Selisih antara metode SAE dan metode DIN adalah terlalu,besar (daya SAE sebuah motor 100% lebih tinggi dari DIN).
Daya spesifik = (KW/dm³ )
Menentukan kendaraan spesifik
Daya merupakan hal penting pada masa kendaraan spesifik,sebab selain tinggi percepatan masanya tiap kW akan semakin lambat percepatan tersebut terlaksana. Cara masa kendaraan spesifik adalah :
Masa kendaraan spesifik = (kg/kw)
6. MOMEN PUTAR MOTOR
Dalam industry mobil selalu menggunakan momen punter,bila gaya F sekali berputar mengelilingi lingkaran maka ini berarti bahwa telah dilakukan kerja sebesar
Besarnya kerja menjadi
Keterangan :
F = gaya (newton
r = jari-jari (meter )
bila yang diminta besarnya moment putar rumusnya sebagai berikut :
M =
Momen putar besar digunakan untuk mencapai gaya fraksi maksimum kendaraan
7. DIAGRAM PRESTASI
Didalam catatan perusahaan tentang daya dan moment putar diagram prestasinya selalu dibuat berdasarkan pada keadan bahwa mulanya dibebani penuh (katup gas dibuka lebar) ini berarti bahwa dalam pemakaian luas motor tersebut daya dan moment putar tentu tidak pernah tercapai.
8. PEMAKAIAN BAHAN BAKAR
Kita mempunyai 2 cara untuk menunjukan pemakaian bahan bakar,salah satunya diantaranya adalah dengan cara pemberitahuan bahwa sebuah mobil memakai bensin sebanyak 1 dm³ untuk 12km (1 : 12 ).cara yang kedua adalah dengan cara pemberitahuan berapa banyak pengguna bensin dalam dm³ untuk jarak sejauh 100km.untuk motor dengan pemakain 1 pada 12 dapat ditulis :
Untuk motor yang tidak dipasang dalam kendaraan yang berjalan , maka pemakaian bahan bakar ditetapkan dalam kg tiap kilo watt jam.inilah yang disebut pemakaian bahan bakar spesifik dan juga untuk motor mobil digunakan cara pemakaian bahan bakar seperti ini untuk mengadakan perbandingan “penghematan dari motor sejenis dan menentukan frekuensi putar yang paling ekonomis.
9. FAKTOR – FAKTOR YANG MENENTUKAN BESARNYA DAYA MOTOR
Daya motor dapat dipertinggikan dengan memperbesar volume langkahnya,tetapi ini mungkin tidak sering dibicarakan tetapi yang akan ditinjau lebih lanjut adalah spesifiknya (kW/dm³.
Kemungkinan untuk mempertinggi daya spesifik rata – rata :
Mempertinggi tekanan efektif rata – rata
Mempertinggi frekuensi putar
Memperbaiki pengisian silinder
Mempertinggi perbandingan pemampatan
Pengubahan pelayanan katup dan waktu (timing )
Mengoptimumkan bagian – bagian yang bergerak dan berputar
Pengisian silinder yang lebih baik
Untuk ini dikenal beberapa metode yang banyak dipakai adalah dengan kompresor ,sebagai contoh dari kemungkinan ini adalah dalam bentuk apa yang dinamakan kompresor –roots,kompresor ini mengenai silinder dengan tekanan yang biasa tergantung pada selisih tekanan antara kehampaan silinder dengan tekanan udara luar.
