laporan kp faiz
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman yang semakin modern ini, energi listrik merupakan salah satu
kebutuhan yang sangat penting dan tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan
sehari-hari. Konsumsi energi berkaitan langsung dengan kehidupan penduduk dan
tingkat industri suatu negara, di mana negara-negara maju memiliki pasokan
energi yang lebih besar dibandingkan negara sedang berkembang.
Untuk memenuhi kebutuhan listrik yang merupakan kebutuhan utama
industri, perusahaan, media elektronik, serta kebutuhan rumah tangga, pemerintah
mendirikan Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang memberi jasa energi listrik
untuk rakyat yang membutuhkannya. Untuk menjaga hal-hal yang dapat
mengganggu kelancaran kinerja penyalur energi listrik, Perusahaan Listrik Negara
mendidik tenaga-tenaga ahli yang dibutuhkan, sehingga pada saat ini jaringan
listrik sudah dapat masuk ke pelosok-pelosok desa, yang secara tidak langsung
turut serta meningkatkan kecerdasan bangsa. Jadi jelas terlihat bahwa peran PLN
sangat nyata dalam pembangunan bangsa.
Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam, khususnya masyarakat di kota
Banda Aceh, sangat membutuhkan energi listrik untuk mendukung aktivitas
sehari-hari, baik itu rumah, kantor-kantor, perguruan tinggi, sekolah dan tempat-
tempat lainnya. Mengingat kondisi tersebut, maka dibangun sebuah pembangkit
listrik (PLTD Lueng Bata) yang dapat mendukung semua aktivitas masyarakat.
Pada awal berdirinya, PLTD tersebut dibangun di daerah Merduati. Tetapi
karena daerah Merduati merupakan daerah kota yang tidak pernah terlepas dari
keramaian, maka lokasi PLTD ini pun harus direlokasi karena untuk mencegah
faktor kebisingan dan polusi udara yang dapat mengganggu aktivitas masyarakat
di sekitarnya, sehingga dibangun tempat untuk meletakkan mesin-mesin
pembangkit listrik itu di daerah Lueng Bata, di mana tempat tersebut jauh dari
keramaian kota dan perumahan penduduk.
1
PLTD Lueng Bata milik PT. PLN (Persero), yang secara struktur tunduk
terhadap Kit Sumbagut (Pembangkit Sumatera Bagian Utara).
Perkembangan teknologi di bidang energi listrik semakin modern sehingga
dewasa ini kita mengenal bermacam-macam sumber energi listrik, seperti :
1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)
4. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
6. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
7. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)
8. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Penulisan Laporan Kerja Praktik ini dibatasi hanya pada Pembangkit
Listrik Tenaga Diesel (PLTD) yang ada pada PT. PLN (Persero) Kit Sumbagut
Sektor Pembangkit Lueng Bata.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang paling mendasar adalah turunnya kemampuan kinerja
mesin sehingga mengakibatkan tingginya pemakaian bahan bakar. Energi yang
diperoleh dari bahan bakar tidak semua dimanfaatkan, banyak energi yang
terbuang percuma ke udara bersama dengan gas buang. Oleh karena itu, gas buang
tersebut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin gas yang dihubungkan secara
kopel dengan blower untuk menaikkan tekanan masuk ke dalam ruang bakar
dengan menerapkan suatu alat yang dikenal dengan turbocharger.
1.3 Metode Pelaksanaan
Metode-metode yang digunakan penulis dalam pelaksanaan kerja praktik
ini meliputi :
1. Diskusi
Metode diskusi ini dilakukan antara pembimbing lapangan dengan peserta
kerja praktik. Pembimbing memberikan penjelasan mengenai komponen
dan cara kerja berbagai peralatan di tempat kerja praktik.
2
2. Pengamatan di lapangan
Melakukan pengamatan langsung mengenai prinsip kerja mesin diesel
CCM Sulzer, terutama pada mesin turbocharger.
3. Studi literature
Dasar teori mesin CCM Sulzer dipahami dengan mempelajari buku
panduan mesin diesel dan bacaan yang relevan lainnya.
4. Wawancara
Metode ini dilakukan dengan melakukan tanya jawab kepada para
karyawan dan teknisi
3
BAB II
STRUKTUR ORGANISASI DAN PERLENGKAPAN
PERUSAHAAN
2.1. Profil Singkat PT. PLN (PLTD) Sektor Lueng Bata
PT. PLN Sektor Lueng Bata didirikan di Banda Aceh. Sebelum didirikan
Perusahaan Listrik Negara (PLN) di Banda Aceh, listrik yang disuplai ke
konsumen di Banda Aceh masih tergantung dari suplaian arus listrik pada
Pembangkit Sumatra Utara. Pembangkit listrik yang ada di Banda Aceh dibangun
guna membantu suplaian arus listrik dari Sumatra Utara yang disuplaikan ke
konsumen di Banda Aceh.
2.2 Struktur Organisasi
Struktur organisasi sangat berguna untuk memperlancar pelaksanaan serta
pengurusan dan pemeriksaan kelancaran pengoperasian serta perawatan mesin
secara kontinyu untuk setiap unit-unit pembangkit listrik yang baik guna mengatur
dan menjalankan suatu pola kerja yang teratur di mana pada gilirannya nanti akan
tercipta suatu siklus yang teratur dan juga terarah.
Usaha-usaha pengaturan struktur organisasi tentu tidak terlepas dari tujuan
perusahaan tersebut dalam menjalankan roda organisasi sehingga tidak terjadi
tumpang tindih atau penumpukan kerja pada bagian-bagian tertentu saja, yang
menyebabkan penurunan efisiensi kerja sehingga kualitas produk yang dihasilkan
kurang optimal.
Tugas dan wewenang serta tanggung jawab tiap-tiap unsur organisasi
PLTD Sektor Lueng Bata adalah sebagai berikut :
1. Manager
Bertugas menyelenggarakan kepemimpinan sehari-hari, mengkoordinir
serta memberikan bimbingan dan pedoman kerja guna demi kelancaran
pelaksanaan tugas seluruh staf. Dalam menjalankan pelaksanaan tugasnya
Manager bertanggung jawab terhadap PLN Sektor Lueng Bata.
4
2. Asmen Operasi
Bertugas memantau dan mengatur operasi seluruh unit mesin pembangkit
yang dioperasikan oleh regu jaga serta memeriksa laporan-laporan yang diajukan
kepadanya.
3. Asmen Pemeliharaan
Bertugas mengatur dan mengadakan persiapan yang diperlukan untuk
melaksanakan pemeliharaan yang akan dilakukan sesuai dengan jam
pengoperasian yang dijalani oleh mesin dan generator.
4. Asmen SDM dan Administrasi
Bertugas dan membina pelaksanaan kegiatan bidang administrasi,
mengatur prosedur perkantoran, membantu menyelenggarakan fasilitas-fasilitas
kedinasan, menyediakan alat-alat kantor serta membuat dokumen dan status
kepegawaian. Dalam menjalankan tugasnya bertanggung jawab kepada Manager
PLTD.
5. Asmen Engineering
Bertugas dalam pemasangan, pembongkaran dan memperbaiki alat-alat
atau mesin-mesin yang terdapat pada PLTD agar dapat bekerja secara optimal.
2.3 Sarana dan Prasarana PLTD
2.3.1 Sarana
2.3.1.1 Mesin-Mesin Pembangkit
Mesin-mesin yang digunakan di PLTD Lueng Bata ini adalah mesin
Pembangkit Tenaga Diesel dengan jumlah sebanyak 14 (empat belas) unit
pembangkit yang terdiri dari beberapa jenis dan merek serta kapasitas terpasang
untuk memenuhi kebutuhan energi listrik bagi masyarakat.
5
Adapun data-data dari mesin tersebut sebagai berikut :
Mesin Daihatsu sebanyak 2 unit
Pabrik Pembuatan : DAIHATSU DIESEL MFG CO LTD
Model/ Type : 8DS – 26
Nomor Seri : D 826371
: D 826372
Daya : 1500 kW
Jumlah Silinder : 8
Tahun Pembuatan : 1977
Tahun Operasi : 1978
Putaran Nominal : 750 rpm
Sistem Pendingin : Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula : Udara Bertekanan
Mesin Stork Werkspoor Diesel sebanyak 3 unit
Pabrik Pembuatan : STORK WERSPOOR DIESEL - Holland
Model/Type : 9 TM 410RR
: 6 TM 410 RR
Nomor Seri : 3335
: 3444
: 3645
Daya : 5415 kW
: 3800 kW
: 3385 kW
Jumlah Silinder : 9, 6
Tahun Pembuatan : 1976, 1978, 1984
Tahun Operasi : 1981, 1983, 1986
Putaran Nominal : 500 rpm
Sistem Pendingin : Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula : Udara Bertekanan
6
Mesin CCM Sulzer sebanyak 6 unit
Pabrik Pembuatan : CCM SULZER
Model/Type : 12 ZV 40/48
Nomor Seri : 101275 - 296
: 101207 – 298
: 101323 -334
: 101311 – 332
: 101325 - 338
: 101335 - 346
Daya : 8530,8 kW
Jumlah Silinder : 12
Tahun Pembuatan : 1985
Tahun Operasi : 1986
Putaran Nominal : 600 rpm
Sistem Pendingin : Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula : Udara Bertekanan
Mesin Container sebanyak 3 unit
Pabrik Pembuatan : Wartsila
Model/Type : 20018
Nomor Seri : 181076
Daya : 3600 kW
Jumlah Silinder : 18
Tahun Pembuatan : 2003
Tahun Operasi : 2003
Putaran Nominal : 1500 rpm
Sistem Pendingin : Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula : Udara Bertekanan
7
2.3.1.2 Generator
Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah energi mekanis yang
dapat diperoleh dari pembangkit menjadi energi listrik. Perpindahan daya dalam
bentuk putaran poros engkol ke rotor pada generator dapat dilakukan dengan
berbagai komponen daya penerus, di antaranya adalah :
Roda Gigi
Rantai
Sabuks
Kopling
Generator dapat dibagi menjadi dua bagian :
Bagian yang berputar (rotor) : bagian ini dikopel dengan shaft dari
mesin penggerak.
Bagian yang tetap stator: bagian ini diletakkan pada pondasi.
2.3.1.3 Penguat (exiter)
Alat ini berfungsi sebagai pembangkit listrik arus searah untuk
menginjeksi arus ke generator, sehingga generator yang mempunyai medan
magnet akan membangkitkan arus listrik yang kuat dan mempunyai tegangan
tinggi. Penguat ini digerakkan langsung dengan mesin pembangkit yang
dihubungkan langsung pada poros engkol.
2.3.1.4 Alat-alat Proteksi
Alat-alat proteksi ini gunanya mengamankan generator, transformator, alat
ukur, terhadap gangguan antara lain :
Beban lebih (Over Load)
Gangguan petir
Gangguan satu fasa ke tanah
Belitan dari stator
8
2.3.1.5 Mesin Perkakas dan Alat Bantu Lainnya
Mesin Perkakas :
Mesin Bubut
Peralatan Pengelasan
Alat Bantu Lainnya :
Elektro motor compressor
Elektro motor lub oil
Elektro motor separator
Elektro motor jaket water
Treat water pump
Fuel oil transfer pump
Raw water pump
Pompa pendingin injektor
Lub oil radiator
Raw water radiator
2.3.2 Prasarana
2.3.2.1 Gedung Sentral
Gedung sentral dipergunakan untuk menempatkan sejumlah mesin-mesin
pembangkit beserta peralatannya. Gedung ini mempunyai luas 5,121 m2. luas area
PT. PLN sektor Lueng Bata adalah 15,199 m2
2.3.2.2 Tangki Bahan Bakar
Tangki bahan bakar adalah tangki untuk menampung bahan bakar sebelum
disalurkan ke tangki cadangan (buffer tank) sebelum dimasukkan ke tangki harian
(dailing tank). Tangki bahan bakar berjumlah tiga buah masing-masing dengan
berbagai kapasitas dan ukuran berbeda-beda.
Tangki I
Storage tank : 500 kilo liter
Diameter : 132,665 m
Tinggi : 4 m
Volume : 530,66 kilo liter
9
Tangki II
Storage tank : 1000 kilo liter
Diameter : 146,049 m
Tinggi : 7,75 m
Volume : 1131,14 kilo liter
Tangki III
Storage tank : 1500 kilo liter
Diameter : 206,015 m
Tinggi : 7,65 m
Volume : 1576,14 kilo liter
2.3.2.3 Tangki Harian (Daily Tank)
Tangki harian merupakan tangki bahan bakar yang digunakan sehari-hari
oleh mesin-mesin pembangkit. Dalam tangki inilah bahan bakar dialirkan ke
mesin. Tangki ini berjumlah empat belas unit.
10
BAB III
TEORI DASAR MESIN DIESEL
3.1. Pengenalan Mesin Diesel
Mesin Diesel adalah salah satu jenis mesin kalor, tipe mesin pembakaran
dalam (internal combustion engine) di mana proses pembakaran bahan bakar
langsung dalam ruang bakar tanpa adanya bunga api, tetapi akibat tekanan
campuran udara dan bahan bakar yang cukup tinggi.
Mesin diesel diciptakan oleh seorang yang berkebangsaan Jerman yang
bernama Rudolf Diesel, yang berhasil mempertunjukan hasil kerjanya pada tahun
1890, sedangkan pada tahun sebelumnya yaitu tahun 1976 seorang yang juga
berkebangsaan Jerman bernama Nikolas Otto berhasil menciptakan motor gas
bersiklus 4 langkah (4 tak).
Mesin diesel terdiri atas dua jenis yaitu mesin diesel bersiklus 4 langkah
dan mesin diesel bersiklus 2 langkah. Adapun langkah pada mesin pembakaran
dalam bersiklus 4 langkah terdiri dari:
Katup
katup buang
masuk
Isap Kompresi Daya Buang
Gambar 3.1 prinsip kerja motor diesel
11
Torak
Penatorak
silinder
3.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel 4 Langkah
3.2.1 Langkah Isap
Pada langkah isap torak bergerak dari titik mati atas menuju titik mati
bawah katup isap terbuka sehingga udara diserap sampai memenuhi silinder pada
saat torak sedang bergerak ke atas maka katup isap tertutup.
3.2.2 Langkah Kompresi
Setelah katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup, selanjutnya
torak bergerak menuju ke atas sambil melakukan kompresi terhadap udara yang
ada dalam silinder, tekanan dan temperatur naik. Bahan bakar yang terbentuk
kabut disemprotkan ke dalam ruang bakar melalui penyemprotan bahan bakar
(injektor ) sehingga terjadilah pembakaran di dalam silinder tersebut.
3.2.3 Langkah Usaha/Daya
Bahan bakar yang disemprotkan ke dalam ruang bakar yang berisi udara
bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga terjadi pembakaran yang
menyebabkan piston tertekan ke bawah dengan cepat dan kuat. Gerakan turun
naik pada poros engkol menyebabkan gerak translasi pada torak.
3.2.4 Langkah Buang
Ketika torak bergerak dari bawah ke atas , katup buang terbuka dan katup
isap tertutup, sehingga gas sisa hasil pembakaran didorong keluar melalui katup
buang.
3.3 Diagram P-V
Untuk menjelaskan diagram motor bakar torak, terlebih dahulu dipakai
beberapa idealisasi sehingga prosesnya dapat dipahami dengan mudah. Proses
yang sebenarnya berbeda dengan proses yang ideal, di mana perbedaan tersebut
menjadi sebagian besar jika idealisasi yang digunakan itu terlalu jauh
menyimpang dari keadaan sebenarnya. Siklus yang ideal itu biasanya dinamai
siklus udara dengan beberapa idealisasi sebagai berikut :
12
Fluida kerja di dalam silinder adalah udara, dianggap gas ideal dengan
konstanta kalor yang konstan.
Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara
isentropik.
Pada proses ekspansi, yaitu pada torak fluida kerja
didinginkan sehingga tekanan dan temperaturnya turun mencapai
tekanan dan temperatur atmosfir.
Tekanan fluida kerja dalam silinder selama langkah buang
dan langkah isap adalah konstan sama dengan tekanan atmosfer.
Gambar.3.2 Diagram P-V untuk Motor Diesel Empat langkah
Keterangan:
(0-1) : Langkah Isap
(1-21) : Langkah Kompresi Secara Isentropik
(21-2) : Proses Pemasukan Kalor Pada Volume Konstan
(2-3) : Proses Pemasukan Kalor Pada Tekanan Konstan
(3-4) : Langkah Ekspansi Secara Isentropik
(4-1) : Langkah Pengeluaran Kalor Pada Volume Konstan
(1-0) : Langkah Buang Gas Bekas Pada Tekanan Konstan
13
Tekanan
P
A B VVolume Spesifik
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Mesin Turbocharger
Dalam pengoperasian mesin Diesel, daya yang dibangkitkan sangat
tergantung pada kualitas udara dan kuantitas bahan bakar yang tersedia atau
terbakar. Jika diinginkan daya yang lebih besar maka dapat dilakukan dengan
memperbesar volume silinder dan ruang bakar, tapi cara ini akan mengakibatkan
bertambahnya dimensi mesin yang tentunya kurang efisien jika mesin tersebut
terdapat pada ruangan yang terbatas.
Jika penambahan udara ke dalam ruang silinder tanpa merubah ukuran
volume silinder, maka dapat dilakukan dengan metode pengisian lanjut
(supercharging). Menurut wiranto Arismunandar (1994 : 114), pengisian lanjut
yang digerakkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin itu sendiri atau dengan
jalan memanfaatkan energi gas buang untuk menggerakkan turbin yang
menggerakkan blower, sehingga blower tersebut akan memasukkan udara ke
dalam silinder dan pengisian lanjut ini dinamakan Turbocharger .
Turbocharger adalah suatu komponen pengisian lanjut untuk menaikkan
daya mesin dengan memanfaatkan energi gas buang untuk menggerakkan turbin
yang selanjutnya menggerakkan blower. Lalu blower akan menghembuskan udara
ke dalam silinder sehingga dapat menaikkan tekanan udara dan jumlah udara yang
masuk ke dalam silinder. Hal ini menyebabkan mesin diesel yang menggunakan
turbocharger tekanan isapnya lebih tinggi dari tekanan atmosfer di sekitarnya.
Turbocharger digunakan pada mesin kerja berat kecepatan rendah maupun
mesin kerja ringan kecepatan tinggi. Kecepatan turbocharger harus relatif tinggi
yaitu sekitar 10.000 sampai 17.000 rpm untuk mesin kecepatan rendah dan 50.000
hingga 150.000 rpm untuk mesin kecepatan tinggi.
Tujuan utama penggunaan turbocharger adalah memperbesar daya mesin
dan menjadikan mesin dapat bekerja lebih efisien serta pemakaian bahan bakar
14
spesifiknya lebih rendah. Menurut Wiranto Arismunandar (1997:29), dengan
menggunakan turbocharger kira-kira (B-10%) dari jumlah kalor pembakaran
bahan bakar dapat diselamatkan karena pembakaran yang terjadi lebih merata.
Turbocharger pada mesin diesel empat langkah memiliki beberapa
komponen utama yang menjadi pendukungnya yaitu :
1. Turbin
2. Blower
3. Poros yang menghubungkan keduanya
Bagian – bagian utama dari turbocharger dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 4.1 Mesin Turbocharger
Turbocharger ini mempunyai dua impeller yaitu turbin dan blower.
Turbin impeller diputar oleh gas buang dengan kecepatan yang sangat tinggi. Pada
ujung poros turbin ini dipasang blower impeller dengan ikatan mur, sehingga
putaran blower impeller akan sama dengan putaran turbin impeller. Putaran dari
turbocharger ini berkisar antara 50.000 – 150.000 rpm
1. Turbo Blower
Turbo blower memiliki sebuah roda sudu (impeller) yang terdiri atas satu
atau lebih cincin sudu-sudu lengkung yang terkunci pada sebuah poros. Udara
melewati roda sudu dengan kecepatan yang tinggi, dan sebuah difuser di
sekeliling roda sudu mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan serta sebuah
15
Gas buang masuk ke turbinGas buang
keluar
Udara masuk
Blower
sudu-sudu pengarah yang terletak pada bagian laluan keluar memaksa udara untuk
masuk ke roda sudu berikutnya.
2. Turbo Kompresor
Turbo kompresor mempunyai prinsip kerja yang sama dengan turbo
blower, hanya rasio tekanannya lebih tinggi sampai dengan 4, kecepatan
putarannya tinggi, serta jumlah tingkatnya banyak. Dengan 20 roda sudu yang
terpasang secara seri, tekanan yang dicapai adalah 10 atm.
4.2 Cara Kerja Turbocharger
Gas buang dari mesin dimanfaatkan pada turbocharger untuk
menggerakkan turbin yang selanjutnya menggerakkan blower untuk mendorong
udara masuk dengan tekanan yang tinggi. Putaran turbin sama dengan putaran
blower karena terhubung pada satu poros. Gas buang yang masuk pada turbin lalu
keluar pada saluran buang, blower yang berputar pada putaran tinggi menghisap
udara masuk kedalam penyaringan udara masuk (Air Intake Filter) masuk
kedalam pipa selanjutnya masuk pada silinder head. Akibat tekanan yang lebih
tinggi pada awal langkah kompresi maka akan menaikkan tekanan efektif rata-rata
dan juga menaikkan tekanan penyalaan maksimum dan suhu maksimum.
Sebaliknya penggunaan bahan bakar berkurang karena kenaikan turbulensi udara
dan pembakaran menjadi lebih merata yang tentunya mengakibatkan efisiensi
mekanis mesin meningkat.
Apabila motor dirancang untuk efisiensi maksimum pada daerah
pembebanaan tinggi, maka pada pembebanan rendah daya dan efisiensi menurun
karena pembakaran kurang sempurna, pada beban rendah gas buang tak cukup
kuat menggerakkan turbocharger. Menurut Wiranto Arismunandar (1994 : 117)
pada beban rendah tak diperlukan turbocharger, maka gas buang dapat dibuat
tidak melalui turbin dengan mengatur pembukaan katup simpang, sehingga
turbocharger tidak bekerja. Pembukaan katup simpang disesuaikan dengan katup
gas, bila katup gas dibuka pada tekanan tertentu yang sanggup memutar turbin
maka katup simpang secara otomatis tertutup.
16
4.3 Jenis dan Tipe Turbocharger
Ada beberapa jenis turbocharger, yaitu:
1. VTR Turbocharger
Jenis ini hanya digunakan pada mesin berkapasitas besar dengan daya
terpasang 250 kW ke atas.
2. VTC Turbocharger
Jenis ini hanya untuk mesin berkapasitas 600 sampai 3500 kW dan
umumnya digunakan pada mesin lokomotif.
3. RR Turbocharger
Jenis ini dirancang cukup sederhana lebih utama digunakan untuk mesin
putaran tinggi dengan kapasitas 200 sampai 1500 kW.
4. NTC Turbocharger
Jenis ini digunakan untuk mesin yang tidak membutuhkan turbocharger
dengan efisiensi tinggi.
4.4 Analisa Thermodinamika pada Mesin Turbocharger
4.4.1 Kerja Sebenarnya
Proses ideal ,kompresi secara isentropik mengikuti persamaan PVk =
konstan. Kerja adiabatic yang dilakukan ws untuk setiap kilogram udara adalah
sebagai berikut:
Ws = h2s – h1 .........................................................................(4.1)
= Cp (T2s – T1) .........................................................................(4.2)
=
dimana = ……..……………………………..… (4.3)
Di mana Cp = Dan =
Prestasi tingkat diagram p-v dan T-s untuk kompresor udara satu tingkat
ditunjukkan dalam gambar berikut ini:
17
Gambar 4.4 Diagram P-v dan T-s untuk kompresor satu tingkat
Proses 1-2s adalah kompresi secara adiabatik. (terisolasi sempurna, tidak
terpengaruhi oleh faktor lingkungan).
Proses 1-2n adalah kompresi secara politropik.
Proses 1-2i adalah kompresi secara isotermis (konstan). dipergunakan pada
kompresor-kompresor torak dengan kecepatan rendah.
Proses 1-2 adalah kompresi sebenarnya pada sebuah kompresor.
Misalkan:
Udara masuk pada mesin sulzer T = 27o C = 300 K
Panas spesifik dari udara pada tekanan konstan (cp) = 0,238 kJ/kg K
Panas spesifik dari udara pada volume konstan (cv) = 0,717 kJ/kg K
langkah hisap (P0) = 162,11 kPa
B
Isotermis
Sebenarnya
Adiabatik
Politropik
1
V
A
2i 2 2s 2n
T2n
T2s
T2
P1
1
PvT = C
Pvn = C
2
2s
P2
S
18
T1=Ti
P
(T0) = 343,16 K
Temperatur gas buang masuk ke turbin 400o C = 673,15 K
Maka:
Wt = Cp (T2s – T1)
= 0,238 (673,15 – 300)
= 88,8097 kJ/kg
Wk = Cv (To – T1)
= 0,717 (343,16– 300)
= 30,95 kJ/kg
Wturbin = Wt - Wk
= 88,8097 kJ/kg - 30,95 kJ/kg
= 57,8597 kJ/kg
4.4.2 Suhu Dan Tekanan Total
Untuk setiap sistem adiabatik tanpa kerja luar, persamaan energi adalah:
u2 + + = u2 + + = Konstan
di mana entalpi, h = u +
h1 + = h2 + = Konstan
yakni, entalpi + energi kinetik total = energi total = konstan.
Definisi energi total dalam suhu total atau suhu stagnasi To:
Energi Total = Cp To
Sehingga h1 + = h2 + = Cp To.......................................(4.4)
19
Atau Cp T1 + = Cp T2 + = Cp To
Atau (Cp T1 + ) = (Cp T2 + ) = Cp To
Atau Cp( T1 +Tc ) = Cp To
T1 +Tc = To………………………...……..………(4.5)
Tc, disebut sebagai suhu kesetaraan kecepatan
Tc = ………………………………..………..(4.6)
4.4.3 Kerja Roda Sudu (Impeller)
Gaya pada impeller yang berputar adalah sama dengan laju perubahan
momentum udara yang mengalir dalam suatu arah tangensial pada impeller =
massa udara per detik x perubahan kecepatan tangensialnya.
=
Untuk aliran masuk secara radial, kecepatan keliling pada sisi masuk
Cw1 = 0 dan gaya tangensialnya adalah:
=
= per kg udara
Kerja yang dilakukan oleh impeller, w
= gaya tangensial x U2
=
20
Daya
= ……………………………………...…………………….
(4.7)
= per kg udara
Diperhitungkan untuk 1 kg udara:
= = (h4 - h1) + hc
Misalkan:
Pada sebuah kompresor bekerja pada putaran: 3.000 rpm
Diameter titik masuk dan keluar: 0,5 m dan 1 m
Diameter keluar diffuser: 1,5m pada lingkaran keliling luarnya
Indeks kompresi dianggap: 1,5
Kecepatan aliran melewati impeller : konstan 61 m/ detik
(Ambil Cp = 0,238)
Jika: P1 = 1,0332 kgf/cm2
T1 = 288 K
Cf1 = 61 m/detik
Maka:
Titik masuk pada impeller
U1 = = 78,5 m/det
1 = tan-1( ) =37,9 o
Cf1 x 3,14 x D1 x b1 =
61 x 3,14 x 1 x b1 = 7,5
b1 = 0,0783 m = 7,83 cm
21
Titik keluar impeller
P2 = 1,2 x p1 = 1,2 x 1,0332 = 1,24 kgf/cm2
T2s = T1 x
= 288 x (1,2)0,4/1,4 = 304 K
n =
0,8 =
T2 = 308 K
Kerja Aktual
w = Cp(T2 – T1)
= 0,238 (308 - 288)
= 4,76 kcal/kg
R = JCp (1- )
= 427 x 0,238 x
=29,04
Aliran Massa Udara
m = = = 556,8 kg/menit
= 9,3 kg/detik
BAB V
22
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Mesin diesel adalah suatu jenis mesin kalor pembakaran dalam di mana
proses pembakaran bahan bakar langsung dalam ruang bakar tanpa adanya bunga
api melainkan akibat tekanan campuran udara dan bahan bakar yang cukup
tinggi. Energi yang diperoleh dari bahan bakar tidak semua dimanfaatkan untuk
menghasilkan kerja, hanya sekitar 30-40 % yang termanfaatkan. Sedangkan energi
lain terbuang percuma ke udara bersama gas buang
Pemakaian turbocharger pada mesin diesel memberikan keuntungan di
mana daya yang dihasilkan bertambah besar, hal ini disebabkan karena densitas
udara yang masuk ke dalam ruang bakar bertambah besar, sehingga meningkatkan
efisiensi volumetric dan pada akhirnya memungkinkan peningkatan daya efisiensi
mesin dan juga dapat menghemat bahan bakar sampai dengan 4%.
Turbocharger adalah suatu komponen pengisian lanjut dengan
penghembusan sentrifugal (Impeller) yang digerakkan oleh turbin gas buang
ukuran kecil dan ringan. Turbocharger digunakan pada mesin kerja berat
kecepatan rendah maupun mesin kerja ringan kecepatan tinggi.
Kecepatan turbocharger harus relatif tinggi yaitu sekitar 10.000 sampai
17.000 rpm untuk mesin kecepatan rendah dan 50.000 hingga 150.000 rpm untuk
mesin kecepatan tinggi.
5.2 Saran
Penulis hanya bisa menyarankan agar kinerja pada PT. PLN (persero)
sektor Lueng Bata lebih optimal, karena mengingat masyarakat sekarang banyak
membutuhkan aliran listrik.
Bagi mahasiswa praktik agar diberikan waktu khusus untuk melakukan
tanya-jawab/konsultasi dengan supervisor sehingga pengetahuan yang didapat di
bangku kuliah dan praktik betul-betul bisa diaplikasikan dan dipahami dengan
benar.
DAFTAR PUSTAKA
23
Kulshrestha.S.K. Buku Teks Thermodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas,
UI-Press Salemba 4, Jakarta 1989
Reynold, Perkins. Thermodinamika Teknik, Erlangga, Jakarta1991
Sudiono. Inhouse Training Pengenalan dan Pemeliharaan Turbocharger VTR,
P.T PLN(Persero) Kitsu Sektor Kit Lueng Bata, Banda Aceh 2003
Sudiono. Memanfaatkan Kembali Material Bekas Untuk Pengoperasian
Turbocharger VTR 354-11, P.T PLN(Persero) Kitsu Sektor Kit Lueng
Bata., Banda Aceh 2002
Kurniawan, Wisda. Perhitungan Thermodinamika Pada Mesin CCM Sulzer,
Teknik Mesin Unsyiah, 2005
Maimun. Perawatan Turbocharger Pada Mesin CCM Sulzer, Teknik Mesin
Unsyiah, 2007
24