panduan pelaksanaan praktikum prestasi mesin filepraktikum, daftar pertanyaan untuk para praktikan,...

i

PANDUAN PELAKSANAAN

PRAKTIKUM PRESTASI MESIN

Penyusun :

Dipl. Ing. M. Kurniadi Rasyid

Febriarga Eka Ramadhan

Judha Adi Nugroho

Rifqi Ramadhan

M. Dwi Hartianto

LABORATORIUM PRESTASI MESIN

Program Studi Teknik Mesin

Institut Teknologi Indonesia

Serpong – Tangerang Selatan

Juni 2018

ii

KATA PENGANTAR

PRAKTIKUM PRESTASI MESIN

Puji syukur dipanjatkan kepada Allah SWT sehingga Buku Panduan Pelaksanaan Praktikum

Prestasi Mesin dapat diselesaikan dengan baik. Buku panduan ini merupakan hasil pengembangan dari

buku panduan sebelumnya dimana edisi juni 2018 ini terdapat beberapa revisi antara lain jenis modul

praktikum, daftar pertanyaan untuk para praktikan, susunan laporan praktikum dan beberapa bagian

yang lain dipandang perlu dikembangkan disesuaikan denan kondisi terkini dan perkembangan ilmu

pengetahuan di bidang prestasi mesin.

Praktikum Prestasi Mesin mempunyai bobot 1sks dengan kode mata kuliah MS-7021 dalam

susunan kurikulum KKNI yang berlaku di Program Studi Teknik Mesin ITI sejak Tahun 2015.

Praktikum ini dilaksanakan setelah mahasiswa setelah mengambil praktikum praktikum sebelumnya.

Tersedia 5 modul praktikum (edisi lengkap). Pada buku panduan ini terdiri dari

1. Modul 1 : Turbin Pelton

2. Modul 2 : Kompresor Torak

3. Modul 3 : Mesin Pendingin

4. Modul 4 : Pompa Sentrifugal

5. Modul 5 : Motor Bakar

Ucapan terima kasih disampaikan kepada bebrapa pihak yang telah membantu penulis dalam

menyelesaikan buku panduan ini anatara lain Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Mesin Institut

Teknologi Indonesia, para asisten dan staf administrasi laboratorium. Saran dan kritik sangat diperlukan

dalam rangka penyempurnaan buku panduan ini, yang akan terus dikembangkan disesuaikan dengan

perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Prestasi Mesin.

Serpong, Juli 2018

iii

SURAT KEPUTUSAN KETUA PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

Nomor : 98/MS-ITI/SK/VII/2018

TENTANG

PANDUAN PELAKSANAAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

DENGAN RAHMAT TUHAN YANG MAHA ESA KETUA PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

Menimbang : a. bahwa dalam upaya penyeragaman pengarahan pelaksanaan

praktikum dan penyusunan Laporan Praktikum di Laboratorium Prestasi

Mesin Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Indonesia, agar sesuai

dengan kaidah-kaidah ilmiah yang berlaku, maka dipandang perlu adanya

pedoman yang telah disesuaikan dengan proses pembelajaran, capaian

pembelajaran, kondisi laboratorium dan kurikulum yang mengacu kepada

Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia (KKNI).

b. bahwa berdasarkan pertimbangan ada huruf (a) di atas, perlu

diterbitkan Keputusan Ketua Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi

Indonesia.

iv

Mengingat : a. Undang-undang Nomor 20 Tahun 2003 Tentang Sistem Pendidikan

Nasional (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2003 Nomor 78,

Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4301) ;

b. Undang-undang Republik Indonesia Nomor 10 Tahun 2004 Tentang

Pembentukan Peraturan Perundang-undangan (Lembaran Negara Republik

Indonesia Tahun 2004 Nomor 4389) ;

c. Peraturan Pemerintah Nomor 17 Tahun 2010 Tentang Pengelolaan

dan Penyelenggaraan Pendidikan Tinggi (Lembaran Negara Republik

Indonesia Tahun 2010 Nomor 115, Tambahan Lembaran Negara Republik

Indonesia Nomor 3859) ;

d. Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 8 Tahun 2012 Tentang

Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia ;

e. Undang-undang Republik Indonesia Nomor 12 Tahun 2012 Tentang

Pendidikan Tinggi ;

f. Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia

Nomor 73 Tahun 2013 Tentang Penerapan Kerangka Kualifikasi Nasional

Indonesia Bidang Pendidikan Tinggi ;

g. Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia

Nomor 49 Tahun 2014 Tentang Standar Nasional Pendidikan Tinggi ;

h. Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia

Nomor 81 Tahun 2014 Tentang Ijazah, Sertifikat Kompetensi dan Sertifikat

Profesi Pendidikan Tinggi.

MEMUTUSKAN

Menetapkan :

PERTAMA : KEPUTUSAN KETUA PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT

TEKNOLOGI INDONESIA TENTANG PANDUAN PELAKSANAAN

PRAKTIKUM PRESTASI MESIN;

KEDUA : Panduan sebagaimana dalam lampiran keputusan ini bersifat rujukan dan

arahan pelaksanaan praktikum yang harus diikuti oleh mahasiswa yang

v

merupakan peserta Praktikum Prestasi Mesin Program Studi Teknik Mesin-

Institut Teknologi Indonesia ;

KETIGA : Ketentuan lain yang belum cukup diatur dalam panduan ini, sepanjang

mengenai teknis pelaksanaannya, akan diatur lebih lanjut ;

KEEMPAT : Keputusan ini berlaku sejak tanggal ditetapkan ;

KELIMA : Jika dikemudian hari terdapat kekeliruan dalam keputusan ini, akan

diadakan perbaikan atau perubahan sebagaimana mestinya.

Ditetapkan di Serpong Pada Tanggal 10 Juli 2018

KETUA PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

(Dr. Ir. Dwita Suastiyanti MSi) NIDN : 0316096501

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN

PENGANTAR PRAKTIKUM PRESTASI MESIN ii

DAFTAR ISI iii

TATA TERTIB PRAKTIKUM v

CARA PEMBUATAN LAPORAN vii

1. PENGUJIAN TURBIN PELTON 1

1.1 Tujuan Percobaan 1

1.2 Teori 1

1.3 Metode Percobaan 3

1.3.1 Sistem turbin pelton 3

1.4 Perhitungan 4

1.5 Tugas tugas 5

2. PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK 6

2.1 Tujuan Pengujian 6

2.2 Instalasi Pengujian 6

2.2.1 Spesifikasi Kompresor 6

2.3 Prosedur Percobaan 6

2.3.1 Pemeriksaan Sebelum Pengujian 6

2.3.2 Menjalankan dan mematikan kompresor 7

2.3.3 Pengukuran dan pengamatan 7

2.4 Perhitungan 7

2.4.1 Rumus yang digunakan 7

2.4.2 Cara menentukan indeks politropik 8

2.5 Tugas Tugas 9

2.5.1 Tugas yang harus dibuat dalam laporan 9

2.5.2 Cara membuat diagram P-V 9

3. PENGUJIAN MESIN PENDINGIN 12

3.1 Tujuan Praktikum 12

3.2 Deskripsi Mesin 12

3.2.1 Keterangan sistem pengujian mesin pendingin 13

3.3 Prosedur Percobaan 14

3.3.1 Pemeriksaan sebelum melakukan percobaan 14

3.3.2 Cara menjalankan mesin 14

3.3.3 Pengamatan yang dilakukan 14

3.4 Teori 14

3.5 Perhitungan 16

vii

3.6 Tugas tugas 18

4. PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL SERI DAN PARALEL 19


4.2 Instalasi Pengujian 19

4.3 Prosedur Pengujian 20

4.3.1 Pemeriksaan Sebelum pengujian 20

4.3.2 Menjalankan sebelum pengujian 20

4.3.3 Pengukuran dan pengamatan 20

4.4 Beberapa Perhitungan 20

4.5 Tugas Tugas 22

5. PENGUJIAN MOTOR BENSIN 23


5.2 Spesifikasi Mesin 23

5.3 Besaran yang diamati & Peralatan ukur 24

5.3.1 Pemakaian Bahan Bakar & udara 24

5.3.2 Daya Poros 24

5.3.3 Kalor yang dibuang oleh mesin 24

5.3.4 Energi yang digunakan untuk mensirkulasikan air pendingin mesin 24

5.4 Proses Pengujian 24

5.4.1 Persiapan sebelum pengujian 24

5.4.2 Menjalankan sebelum pengujian 24

5.4.3 Cara pengujian 25

5.5 Metode Perhitungan 25

5.5.1 Daya poros 25

5.5.2 Tekanan efektif rata rata 26

5.5.3 Pemakaian bahan bakar 26

5.5.4 Pemakaian bahan bakar spesifik 26

5.5.5 laju aliran massa udara 26

5.5.6 perbandingan bahan bakar & udara 28

5.5.7 efisiensi volumetric 28

5.5.8 Efisiensi Termal 28

5.5.9 Neraca Kalor 29

5.5.10 Energi yang hilang 29

5.5.11 Energi yang dipakai untuk mensirkulasi pedinginan air mesin 29

5.6 Tugas tugas 29

viii

TATA TERTIB PRAKTIKUM

(Berlaku untuk asisten dan praktikan)

1. Pelaksanaan praktikum adalah setiap hari kerja dimulai dari pukul 08.00 sampai dengan pukul 17.00

(istirahat pukul 12.00-13.00). Di luar waktu tersebut tidak diperkenankan ada kegiatan praktikum.

2. Pembagian kelompok praktikum akan ditentukan kemudian oleh koordinator praktikum atau ketua

asisten disesuaikan dengan jumlah praktikan.

3. Kehadiran para asisten adalah 30 menit sebelum praktikum dimulai dan kehadiran praktikan adalah

10 menit sebelum praktikum dimulai. Praktikan yang hadir lebih dari pukul 08.10 dianggap absen

(tidak hadir). Asisten yang hadir lebih dari pukul 08.00 dianggap tidak melaksanakan tugasnya dan

fungsinya dirangkap oleh asisten lain yang hadir pada saat itu.

4. Praktikan yang tidak hadir sesuai jadwal harus menyampaikan alasan tertulis (yang masuk akal)

ditujukan kepada koordinator praktikum.

5. Praktikan yang dimaksud tersebut di atas dan praktikan yang dianggap tidak hadir karena

keterlambatannya (lihat point no.3) harus menyisip dengan kelompok lain (ditentukan oleh asisten)

dengan membayar biaya sisipan (yang jumlahnya ditentukan kemudian oleh Kepala Laboratorium).

6. Seluruh praktikan diwajibkan mengenakan jaslab.

7. Praktikan tidak diperbolehkan menggunakan aksesoris

8. Tidak boleh ada praktikan dan asisten yang keluar masuk selama praktikum berlangsung.

9. Dilarang merokok di dalam ruang laboratorium.

10. Perhatikan keselamatan kerja dengan mematuhi aturan kerja yang disampaikan oleh asisten.

11. Penggunaan alat harus secara bertanggung jawab. Kerusakan alat secara sengaja oleh praktikan atau

asisten berakibat pada penggantian oleh yang merusakkan alat tersebut.

12. Praktikan dan asisten dilarang membuat kegaduhan dan keonaran di dalam laboratorium selama

praktikum berlangsung.

13. Seluruh praktikan wajib mengikuti : pengarahan praktikum, ujian pendahuluan, pelaksanaan

praktikum, penyusunan laporan.

14. Setelah praktikum selesai dilaksanakan, praktikan wajib membereskan ruangan kembali.

15. Laporan dikumpulkan untuk semua modul 2 hari setelah jadwal pelaksanaan praktikan yang

bersangkutan selesai. Pengumpulan laporan dilaksanakan di dalam ruang laboratorium kepada ketua

ix

asisten dengan tanda terima penyerahan laporan (berupa tanda tangan yang menyerahkan dan

penerima laporan).

16. Keterlambatan penyerahan laporan berakibat pada pengurangan nilai 15 point per hari

keterlambatan.

17. Tata tulis laporan dan template laporan akan disampaikan pada bagian akhir panduan ini.

18. Komponen penilaian terdiri dari kehadiran praktikan (tanpa ada keterlambatan dan menyisip),

penyerahan laporan tepat waktu, penyusunan laporan yang baik sesuai template laporan dan

menjawab semua tugas dan pertanyaan dengan benar, penyampaian presentasi yang baik dan tanya

jawab yang lancar.

19. Keputusan akhir mengenai nilai praktikum ditentukan oleh Kepala Laboratorium dengan

mempetimbangkan data-data/komponen nilai yang disampaikan oleh asisten dan koordinator.

1

1. PENGUJIAN TURBIN PELTON

1.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui cara pengujian Turbin Pelton

2. Mencari karakteristik dari turbin pelton antara lain :

a. Karakteristik output, yaitu daya output pada tekanan air berubah-ubah

b. Karakteristik output, yaitu daya output pada flowrate air berubah-ubah

c. Efisiensi turbin

1.2 Teori

Turbin adalah salah satu dari mesin tenaga atau penggerak mula yang prinsip kerjanya mengubah tenaga

fluida / air menjadi suatu tenaga mekanik.

Sejumlah massa air dari sebuah pompa sentrifugal yang dianalogikan dengan ketinggian air, dialirkan

masuk ke rumah Turbin yang oleh sudu sudu Turbin diubah menjadi tenaga mekanik, berupa putaran

poros. Putaran poros yang dihasilkan oleh suatu turbin, pada umumnya digunakan untuk menggerakan

suatu generator pembangkit listik. Dengan contoh kerja seperti pada Gambar1.1.

Gambar 1.1 Turbin Pelton

2

Alat Turbin Pelton yang digunakan untuk praktikum seperti pada Gambar 1.2.

Gambar 1.2. Pengujian Turbin Pelton

Gaya yang diberikan kepada roda Pelton secara teoritis adalah :

F = ρ Q (Vj – u) (1 – cosβ) (2.1)

Dengan :

F = gaya air yang diberikan pada roda turbin pelton (N)

ρ = massa jenis air (g/cm3)

Q = debit air (liter/menit)

Vj = kecepatan semburan air (m/det)

u = kecepatan liner roda turbin (m/det)

Cosβ = sudut ember (165o)

3

Kecepatan air

Vj = Cv (2 H) ½

(2.2)

Dengan :


Cv = koefisien kecepatan 0,92 – 0,98

H = head (m)

Daya yang diberikan pada rodaa turbin pelton

NT = F . u (2.3)

Dengan :

NT = daya teoritis

F = gaya air yang diberikan pada turbin pelton (N)

u = kecepatan linier roda turbin pelton (m/det)

Dengan :

.u = 2 π n r (2.4)

Dengan :

n = putaran roda turbin (rpm)

r = jari jari roda turbin (m)*

*r = 0,170 m

Daya poros turbin

NP = MT ω (2.5)

Dengan :

Np = daya poros turbin (kW)

Mt = momen punter (Nm)

ω = kecepatan sudut (rad/det)

ω = (2 π / 60) n

4

Efisiensi Turbin ηT = Np / NT (2.6)

1.3 Metode Percobaan

1.3.1 Langkah langkah percobaan :

Hubungkan kabel daya pada jala-jala listrik yang telah disediakan

Tekan “on” pada inverter untuk menyalakan dan atur putaran pompa

Tentukan tekanan air dari pompa

Lakukan pengukuran momen punter dengan dinamometer

1.4. PERHITUNGAN

Daya teoritis : NT

u = kecepatan linier roda turbin (m/det)

u = 2 π n r

n = putaran roda turbin (rpm), lihat takometer

r = jari jari roda turbin (m)

Q = debut air (liter/menit), pengukuran pada rotameter


Vj = Cv (2H)1/2

H = P2 – P1 / ρ g

P1 = tekanan air pada udara sekitarnya

P2 = tekanan air pada pompa, lihat pada panel indicator

ρ = massa jenis air (g/cm3), lihat table pada temperature ruang

g = gaya gravitasi

Daya poros : Np

Np = Mt 2 π / 60 n

Mt = momen punter dinamometer (Nm)

Mt = F . L

Dengan :

F = gaya pada beban (N)

5

L = panjang lengan dinamometer (0,125)

n = putaran poros (rpm) takometer

Efisiensi turbin : ηt

Ηt = NP/NT

1.5 TUGAS TUGAS

Hitung daya turbin NT (kW)

Hitung daya poros turbin NP (kW)

Hitung efisiensi turbin (ηT)

Buat grafik Np vs debit air

Buat grafik Np vs Tekanan air

Buat grafik efisiensi turbin

Untuk membantu perhitungan pada laporan yang akan dibuat maka praktikan harus mendapat lembar

data pengamatan, data yang didapat pada praktikum dimasukan pada tabel seperi pada tabel 3

No

Putaran

Poros Debit akhir

(liter/menit)

Tekanan

air

(kg/cm2)

Temperature

masuk motor

(oC)

Temperature

keluar motor

(oC)

Gaya pada

dinamometer

(N) awal akhir

Tekanan udara ruangan : mmHg

Temperatur ruangan : oC

Tabel 3. Tabel Turbin Pelton

6

2.PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

2.1 TUJUAN PENGUJIAN

1. Mencari PV diagram pada ekcepatan putaran poros tertentu

2. Mencari karakteristik kompresor pada putaran tertentu:

a. Kurva P vs V

b. Kurva efisiensi volumetric vs pressure ratio

c. Kurva efisiensi isothermal vs pressure ratio

2.2 INSTALASI PENGUJIAN

Kerja kompresor torak (reciprocating air compressor) didasarkan kepada pengisapan dan

pekanan sejumlah udaara pada silinder selama langkah kerjanya. Udara dikompresikan secara politropis

untuk menambah tekanan dan temperaturnya. Udara bertekanan dari silinder akan keluar melalui katup

kedalam system yang bertekanan lebih rendah. Gerak torak maju mundur ini menghasilkan siklus aliran

dan berlangsung secara terus menerus.

Instalasi pengujian seperti terlihat pada gambar menunjukan aliran udara. Secara skematis kompresor

torak digerakan oleh motor listrik. Transmisi daya adalah transmisi sabuk. Kerja mekanik yang

dilakukan oleh motor dapat dicari dengan mengukur teagangan dan arus pada voltmeter dan

amperemeter.

Kondisi-kondisi udara pada stasion-stasion yang penting dapat diketahui dengan mengukur

tekanan dan temperaturnya (bola basah dan bola kering).

Laju aliran udara diukur dengan menggunakan orifis danmanometer pipa – U.

2.2.1 Spesifikasi kompresor

Diameter piston : 55,3 mm

Jumlah : 2 buah

Langkah torak : 34, 29 mm

Langkah sisa : 1,65 mm

n motor : 2750 rpm

n kompresor : 1250 rpm

2.3 PROSEDUR PENGUJIAN

2.3.1 Pemeriksaan sebelum pengujian

a) Periksalah seluruh peralatan, apakah semua dalam keadaan baik

b) Periksalah volume cairan manometer pipa U

c) Periksalah kondisi air pembasah pada thermometer bola basah

d) Periksalah tinggi minyak (oli) pelumas kompresor

7

e) Periksa tegangan listrik, apakah sesuai dengan kebutuhan

f) Masukan stecker listrik kemudian tekan tombol “ON”

2.3.2 Menjalankan dan mematikan kompresor

1. Buka katup pengontrol aliran udara pada panel instrument. Periksa apakah tekanan udara pada

Tekanan udara pada tangki penampung menunjukan angka nol.

2. Tekan tombol “ON” pada panel control

3. Untuk maksud pemanasa, biarkan kompresor berjalan sekitar 3 menit

4. Spesifikasi kompresor : Tekanan maksimum 10 bar dan putaran kompresor 1250 rpm

5. Untuk menghentikan motor, tekanlah tombol “OFF” pada panel

6. Bila pengujian telah selesai, buanglah air kondensat pada tangki penampungan melalui katup

pembungan.

2.3.3 Pengukuran dan pengamatan

Untuk setiap kondisi pengujian dilakukan pengukuran dan pengamatan :

- Temperatur bola basah dan bola kering pada stasion 1, 2, dan 3.

- Tekanan udar piston 1, 2, dan 3

- ∆p pada orifis

- Tegangan dan arus pada motor penggerak dengan voltmeter dan amperemeter

2.4 PERHITUNGAN

2.4.1 Rumus yang digunakan :

Kerja politropik

Wpol =𝑛

𝑛−1 𝑚𝑎 𝑅 𝑇1 (𝑟𝑝

𝑛−1

𝑛− 1) (kW) (4.1)

Kerja isothermal

W iso = ma T1 ln (rp) (kW) (4.2)

Kerja mekanis

W mek = V x A (kW) (4.3)

Efisiensi politropik

𝜂𝑝𝑜𝑙 =𝑊 𝑝𝑜𝑙

𝑊𝑚𝑒𝑘 𝑥 100 (%) (4.4)

Efisiensi isothermal

8

𝜂𝑖𝑠𝑜 =𝑊 𝑖𝑠𝑜

𝑊𝑚𝑒𝑘 𝑥 100 (%) (4.5)

Efisiensi volumetric

𝜂𝑝𝑜𝑙 =𝑚𝑎

𝑉 𝑥 𝐴 𝑥 100 (%) (4.6)

Laju aliran masa udara

𝑚𝑎 = 4,289 𝑥 10−3√∆𝑝 𝑃3

𝑇3 (kg/det) (4.7)

Laju aliran masa uap air

𝑚𝑣 =𝛾

𝛾+1 𝑚𝑎 (kg/det) (4.8)

𝛾 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑢𝑎𝑝 𝑎𝑖𝑟

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

γ = diperoleh dari diagram psikometrik

Dengan :

n = indeks politropik

R = 0,287 (kJ/kg oK

rp = 𝑃2

𝑃1

P1 = Po – 9,678 x 10-5 P (atm abs)

P2 = Po + 9,869 x 10-1 Pi (atm abs)

P3 = Po + 9,678 x 10-5 Pi (atm abs)

Po = tekanan atmosfir (atm)

Pi = dari data pengamatan i = 1,2,3….

∆p = dalam mmH2O

Ti = ti (oC) + 273 .i = 1,2,3…. (oK)

ti = dari data pengamatan (oC)

2.4.2 Cara menentukan nilai indeks politropik (n)

Untuk proses kompresi politropik berlaku :

[𝑇2

𝑇1] = [

𝑃2

𝑃1]

𝑛−1

𝑛 (4.9)

9

Dengan logaritma

𝑙𝑛 [𝑇2

𝑇1] = [

𝑛−1

𝑛] 𝑙𝑛 [

𝑃2

𝑃1] (4.10)

Misalkan,

𝑦𝑖 = 𝑙𝑛 [𝑇2

𝑇1] , 𝑎 = [

𝑛−1

𝑛] 𝑑𝑎𝑛 𝑥𝑖 = 𝑙𝑛 [

𝑃2

𝑃1]

Maka persamaan 4.10 dapat ditulis sebagai berikut

yi = a xi

dengan metode “ Least Square”

𝑎 =𝑁 ∑(𝑥𝑖−𝑦𝑖)−(∑𝑥𝑖 ∑𝑦𝑖)

𝑁 ∑ 𝑥𝑖2−(∑𝑥𝑖2) (4.11)

Dengan demikian, maka n dapat ditentukan

2.5. TUGAS TUGAS

2.5.1 Tugas yang harus dibuat dalam laporan

1. Buktikan rumus 1 dan 2

2. Hitung indeks politropik (n)

3. Hitung aliran masa uap air pada saat masuk dan keluar kompresor

4. Buat diagram ma1, Wpol, Wiso, Wmek, ηpol, ηiso, ηvol, mv in, mv out vs rp

5. Buat diagram indicator ( diagram P – V )

2.5.2 Cara membuat diagram P-V

10

Langkah 1-2 dibuat dengan menggunakan hubungan :

P1V1n = P2V2

n = A = konstan

n dihitung dari hubungan :

[𝑇2

𝑇1] = [

𝑃2

𝑃1]

𝑛−1𝑛

P1, P2, T1 dan T2 dari data pengujian

V1 = Vc + VL

𝑉2 = [𝐴

𝑃𝑥𝑖]

1/n

𝑉𝑥𝑖 = [𝐴

𝑃𝑥𝑖]

1/n

,i ≥ 5

Pxi dipilih antara P1 dan P2

Langkah 3-4 dibuat dengan menggunakan hubungan :

P3V3 = P4V4 = PyVy = B = konstan

P3 = P2, V2=Vc, P4=P1

Titik titik yi ditentukan dari hubungan :

𝑉𝑦𝑖 = [𝐵

𝑃𝑦𝑖]

1/n

, i ≥ 5

Pyi = dipilih antara P3 dan P4


data pengamatan, data yang didapat pada praktikum dimasukan pada tabel seperi pada Tabel 1.

11

Tabel 1.1 Tabel kompresor torak

Data Hasil Pengamatan

No Pengukuran Satuan Hasil Pengamatan Ket.

1 2 3 4 5 6

1 P2 (Kg/cm2)

2 P1 (mm H2O)

3 P3 (mm H2O)

4 ∆P (mm H2O)

5 T1 (oC)

6 T2 (oC)

7 T3 (oC)

8 Tdb masukan = T1 (oC)

9 Twb masukan (oC)

10 Tdb keluaran = T3 (oC)

11 Twb keluaran (oC)

12 Tegangan Volt

13 Arus Amper

Tekanan udara ruangan = mmHg

Temperatur ruangan = oC

Skema alat dari kompresor torak dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Skema Pengujian kompresor torak

12

3. PENGUJIAN MESIN PENDINGIN

3.1 Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum ini adalah untuk menentukan karakteristik system pendinginan kompresi uap dan

karakteristik apabila system tersebut bekerja sebagai system pompa kalor.

Besaran-besaran yang perlu ditentukan dari hasil praktikum adalah :

1. Laju aliran massa refrijerasi ; mref (kg/det)

2. Efek pemanasan bila siklus, bekerja sebagai mesin pompa kalor Qk (kW)

3. Efek pendinginan bila siklus sebagai mesin pendingin Qpen (kW) & TR (Ton Refrijerasi)

4. COP (Coefficient of Performance) dari mesin pendingin

5. PF (Performance Factor) dari mesin pompa kalor

6. Laju aliran massa udara pada saluran udara kondensor mud.kon (kW)

7. Laju aliran massa udara pada saluran udara evaporator mud.ev (kg/det)

8. Laju aliran kalor yang diserap oleh udara pada saluran udara kondensor ; Qud.kon (kW)

9. Laju aliran kalor yang diserap oleh udara pada saluran udara evaporator ; Qud.ev (kW)

10. Faktor simpang (by pass faktor) BF; dan factor sentuh (contact factor) ; CF dari evaporator.

3.2. Deskripsi Mesin Pendingin

Mesin refrijerasi yang digunakan dalam percobaan ini adalah jenis siklus kompresi uap RANKINE

Secara skematik peralatan praktikum diperlihatkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Skema Pengujian Mesin Pendingin Kompresi Uap

13

Alat mesin pendingin yang digunakan untuk pengujian ditunjukan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Alat Mesin Pendingin

3.2.1 Keterangan sistem pengujian mesin pendingin

1. Refrijeran yang digunakan pada mesin pendingin ini adalah Freon 22

2. Kompresor yang digunakan jenis rotary yang biasa digunakan pada sistem pengkondisian udara,

motor lisrik dipasang terpadu dalam kompresor (Hermetic)

3. Kondensor dan evaporator adalah penukar panas dari jenis koil bersirip

4. Pada praktikum ini digunakan katup ekspansi dan pipa kapiler, dan digunakan secara bergantian.

5. Setiap station masuk dan keluar dari komponen utama mesin pendingin ini dipasang manometer

dan thermometer untuk mengetahui kondisi refrijeran pada daerah tersebut.

6. Saluran udara persegi empat. Kipas udara berfungsi untuk menciptakan aliran udara dalam saluran

udara, kecepatan aliran dapat diatur dengan merubah putaran kipas udara (fan)

7. Anemometer untuk mengukur kecepatan udara yang mengalir dalam saluran udara

8. Suhu udara sebelum dan sesudah kondensor dan evaporator mesin refrijerasi dapat diketahui

dengan mengukur temperature bola basah dan bola kering.

9. Manometer diameter 70 mm, pembacaan 0 – 17,5 kg/cm2 (0-250 psi) tekanan rendah resolusi 1

psi, untuk melihat tekanan refrijeran

10. Manometer diameter 70 mm, pembacaan 0 – 35 kg/cm2 (0-500 psi) tekanan rendah resolusi 1

psi, untuk melihat tekanan refrijeran

11. Termometer gelas bola basah/kering (wet/dry bulb) daerah ukur 0 – 100 oC, untuk mengukur

suhu udara saluran masuk dan keluar dari mesin pendingin

12. Thermal Expansion Valve (TXV) kapasitas 1 TOR.

14

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.1 Pemeriksaan sebelum melakukan percobaan

1. Saklar listrik pada papan pengaturan pada posisi “off”

2. Selektor untuk menjalankan kipas dan kompresor pada posisi “off”

3. Periksa air destilasi untuk pengukuran temperature bola basah dari udara yang mengalir dalam

saluran yang melewati evaporator dan kondensor

4. Katup-katup dari instalasi pipa sirkulasi refrijeran untuk membentuk siklus berada dalam keadaan

terbuka (alat ekspansi pipa kapiler dan TXV)

3.3.2 Cara Menjalankan Mesin

1. Hubunkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik satu phasa

2. Rubahlah posisi selector pada posisi “on”

3. Jalankan kipas udara evaporator dan kondensor, sesuai dengan putaran yang ditentukan

4. Jalankan motor penggerak kompresor, dengan merubah posisi selector ke “low cool”

3.3.3 Pengamatan yang dilakukan

1. Perhatikan tekanan dan temperature, untuk menentukan tingkat keadaan refrijeran peada

beberapa tempat yang penting.

2. Perhatikan thermometer bola basah dan bola kering pada saluran udara kondensor dan

evaporator.

3. Lakukanlah pengukuran dengan kecepatan aliran dengan anemometer beberapa titik pada

saluran udara kemudian rata-ratakan hasilya.

4. Lakukan pengujian untuk :

- dua kecepatan fan (rendah dan tinggi)

- katup ekspansi yang berbeda

3.4 Teori

Siklus refrijerasi uap bekerja sebagai berikut. Fluida kerja dikompresikan oleh kompresor dan tingkat

keadaan 1 ke tingkat keadaan 2 pada tekanan tinggi difluida kerja diembunkan dalam kondensor

ketingkat ke 3 kemudian di-ekspansikan oleh katup ekspansi ke tingkat 4 dan berevaporasi di dalam

evaporator ke tempat 1.

Apabila untuk proses-proses di atas diterapkan, maka diagram pernyataan proses dari siklus adalah

seperti ditunjukkan dalam Gambar 3.2a.

Sedangkan proses pola dari udara yang mengalami pemanasan di saluran kondensor, dan udara yang

mengalami pendinginan di saluran evaporator, masing-masing ditunjukan pada Gambar 3.2b dan 3.2c.

15

Gambar 3.2a

Proses pola siklus refrijerasi kompresi uap yang sebenarnya

Gambar 3.2b Proses pola udara di saluran kondensor

16

Gambar 3.2c Proses pola udara di saluran evaporator

3.5 Perhitungan

Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan:

Untuk mencari :

mref = laju aliran massa refrijerasi

𝑚𝑟𝑒𝑓 =𝑊𝑘

ℎ2−ℎ1 (kg/det) (3.1)

Wk = daya kompresi = 0,7 x daya listrik motor penggerak

h = Entalpi refrijerasi ( didapat dari grafik P-h Freon -22)

Qk = pemanasan pada kondensor

Qk = mref (h2-h1) (kW) (3.2)

Qev = pendinginan pada evaporator

Qev = mref (h2 – h3) (3.3)

COP = Coefficient Of Performance

COP = 𝑄𝑒𝑣

𝑊𝑘=

ℎ1−ℎ4

ℎ2−ℎ1 (3.4)

PF = Performance Factor

17

PF = 𝑄𝑒𝑣

𝑊𝑘=

ℎ2−ℎ3

ℎ2−ℎ1 (3.5)

m ud.kon = laju aliran massa udara pada kondensor

m ud.kon = (3.6)

ρ ud.kon = massa jenis udara pada saluran kondensor (kg/m3)

A = luas penampang saluran udara kondensor (m2)

V ud.kon = kecepatan rata rata aliran udara pada saluran kondensor (m/det)

m ud.ev = ρ ud.ev A V ud.ev (kg/det) (3.7)

ρ ud.ev = massa jenis udara pada saluran evaporator (kg/m3)

A = luas penampang saluran udara evaporator

V ud.ev = kecepatan rata rata aliran udara pada semua saluran evaporator (m/det)

Q ud.kon = laju aliran kalr di saluran udara kondensor

Q ud.kon = m ud.kon (hb* - ha*) (kW) (3.8)

hb* = entalpi udara pada station keluar kondensor (kJ/kg udara kering)

ha* = entalpi udara pada stasion masuk kondensor (kJ/kg udara kering)

Q ud.ev = laju aliran kalor di saluran udara evaporator

Q ud.ev = mud.ev (hc* - hd*) (3.9)

hc* = entalpi udara pada station keluar evaporator (kJ/kg udara kering)

hd* = entalpi udara pada station masuk evaporator (kJ/kg udara kering)

BF dan CF = Faktor simpang dan factor sentuh evaporator

BF dan CF evaporator dapat ditentukan dari proses pola udara pada diagram psikometrik (lihat

Gambar 3.3)

18

Gambar 3.3 Grafik psikometrik

Cara mencari nilai BF dan CF evaporator

BF = 𝑥

𝑦 (3.10)

CF =𝑦

𝑧 (3.11)

BF + CF = 1 (3.12)

3.6 Tugas-tugas

1. Buktikan rumus-rumus yang dituliskan pada persamaan 1 s/d 6

2. Dari hasil pengamatan buatlah :

- Proses pola dari siklus refrijerasi kompresi uap

- Proses pola dari udara pada saluran kondensor dan saluran evaporator

3. Hitung : mref, Qk, Qev, COP, Pf, Mud.ev, Qud.kon, Qud.ev, BF dan CF Evaporator

4. Analisis dan bandingkan semua besaran pada butir 4.3 diatasuntuk berbagai kondisi pengujian

5. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan.

19

4. PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL SERI DAN PARALEL

4.1 Tujuan Pengujian

a. Mendapatkan diagram H vs Q pada putaran konstan untuk 2 (dua) pompa bekerja secara seri dan

parallel

b. Mencari garis-garis iso efisiensi untuk susunan diatas

c. Mencari karakeristik pompa yang bekerja secara seri dan parallel

4.2. Instalasi Pengujian

Pompa sentrifugal terdiri dari bilah-bilah pendesak yang berputar di dalam suatu wadah. Fluida masuk

dari arah sumbu melalui matawadah itu, terperangkap oleh bilah bilah pendesak, dan dilontarkan

menyinggung (tangensial) dan radial keluar, sehingga meninggalkan ujung-ujung bilah-bilah pendesak

pada keliling baling-baling yang berputar itu dan masuk ke dalam bagian pembaur. Flida itu memperoleh

tekanan yangmerupakakn pebaur berbentuk kue donat atau pilin memperlambatairan dan makin

memperbesar tekanannya.

Instalasi pengujian seperti terlihat pada gambar (1). Secara skematis pompa digerakan oleh motor listrik.

Air dari bak penampungan dihisap oleh pompa kemudian dialirkan ke wiemeter lalu air dialirkan

kembali ke bak penampung.

Putaran pompa dapat diatur dengan menggunakan variable speed (inventer). Tekanan hisap dan tekan

pompa diukur dengan manometer. Debit air yang keluar dari pompa diukur dengan menggunakan

wiermeter. Skema alat pompa sentrifugal yang ditunjukan pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Sistem Pengujian Pompa Sentrifugal Seri Dan Paralel

20

4.3. Prosedur Pengujian

Alat Pompa Sentrifugal yang digunakan untuk praktek terlihat seperti pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Alat Pompa Sentrifugal

4.3.1 Pemeriksaan Sebelum Pengujian

1. Periksalah seluruh peralatan, apakah semua peralatan dalam keadaan baik.

2. Periksa air di dalam bak penampung

3. Periksa manometer pada seksi hisap dan tekan pompa

4. Periksa voltmeter dan amperemeter

5. Periksa skala wiermeter

6. Periksa katup hisap dan katup tekan pompa dan set keadaan terbuka

4.3.2 Menjalankan Pompa

1. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik satu phasa

2. Tekan tombol “on” pada inventer

3. Tekan Tombol “Run” pada inventer

4. Atur putaran pompa dengan menggunakan inventer

4.3.3 Pengukuran dan Pengamatan

Untuk setiap kondisi pengujian dan pengamatan yang dilakukan :

- Putaran poros pompa dengan menggunakan takometer

- Tekanan air pada seksi hisap dan tekan

- Tinggi air pada skala weirmeter

- Tegangan dan arus pada voltmeter dan amperemeter

21

4.4. Beberapa Perhitungan

Parameter pompa adalah head (H), debit air (Q), daya poros (Np), daya hidrolik dan efisiensi pompa

(ηp). Head pompa dinyatakan dengan persamaan.

𝐻 =𝑃2−𝑃1

𝜌 𝑔 (4.1)

dengan :

H = head pompa total

P1 = tekanan pada seksi hisap (Pa)

P2 = tekanan pada seksi tekan (Pa)

ρ = masa jenis air (kg/m3)

g = gaya gravitasi (m/det2)

Daya hidrolik adalah daya yang diberikan pada fluida sama dengan berat jenis kali debit kali perubahan

head pompa.

Daya hidrolik dinyatakan sebagai

Nh = ρ g Q H (4.2)

Karena = (ρ g) adalah sama dengan berat jenis (γ), maka daya fluida menjadi

Nh = γ Q H (4.3)

dengan :

Nh = daya hidrolik (Watt)

γ = berat jenis fluida (N/m2)

Q = fluida yang mengalir dinyatakan dalam satuan volume/detik (m3/detik)

H = head pompa (m)

Daya poros pompa adalah daya ayng diperlukan untuk menjalankan pompa. Besarnya daya poros ini

dapat diukur dari momen punter dan putarannya, jadi

NP = M x ω (4.4)

dengan :

Np = daya poros (watt)

22

M = momen punter dalam (Nm)

ω = kecepatan sudut dari poros dalam (rad/det)

Selain itu daya poros dapat diukur dengan mengukur arus (A) dan tegangan (V) pada motor listrik,

namun harus dikalikan dengan konstanta (k) = 0,6 – 0,8

Np = k x V x A (4.5)

Efisiensi pompa (ηp) adalah perbandingan antara masukan dan keluarn. Masukan merupakan daya

poros dan keluaran daya hidrolik. Jadi efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya hidrolik dan

daya poros, dalam rumus dapat dinyatakan sebagai berikut :

ηp = Nh/Np x 100% (4.6)

dengan :

ηp = efisiensi pompa (%)

Nh = daya hidrolik (watt)

Np = daya poros (watt)

Pengukuran wiermeter dengan cara membaca ketinggian aliran air pada skala weirmeter. hasil

pengamatan weirmeter kemudian dihitung debitnya dengan menggunakan rumus :

𝑄 = 8/15√2𝑔 𝑐𝑒 ℎ𝑤5/2 𝑡𝑔 𝜃/2 (4.7)

dengan :

Q = debit air (m3/detik)

g = percepatan grafitasi (m/det2)

ce = konstanta (0,5765)

hw = tinggi air dalam skala wiermeter (m)

θ = sudut weirmeter (60o)

4.5 Tugas-tugas

1. Hitung head pompa (H), daya hidrolik (Nh), daya poros (Np), debit air (Q) dan efisiensi pompa (ηp)

2. Buat grafik head pompa (H) vs debit air (Q), efisiensi (ηp) vs debit air (Q), daya poros (Np) vs debit

air (Q), dan daya hidrolik (Nh) vs debit air (Q).

23

3. Buat grafik ISO efisiensi

4. Buat lah perhitungan pada nomor 1 dan 2 dengan rangkaian seri dan paralel

24

5. PENGUJIAN MOTOR BENSIN

5.1.TUJUAN PERCOBAAN

Mempelajari karakteristik dan parameter prestasi mesin motor bensin yang antara lain :

1. Daya Poros (NP)

2. Tekanan efektif rata-rata (Po)

3. Efisiensi termal (ηt)

4. Efisiensi volumetric (ηv)

5. Pemakaian bahan bakar (mf)

6. Pemakaian bahan bakar spesifik (Be)

7. Perbandingan bahan bakar udara (F/A)

Untuk berbagai kondisi operasi mesin, nilai dari parameter prestasi tersebut bervariasi dan

menggambarkan kemampuan kerja mesin untuk daerah operasi tertentu.

Yang didefinisikan sebagai kondisi operasi mesin disini adalah :

Putaran poros mesin, n (rpm)

Torsi mesin , Mt (Nm)

Untuk mesin yang sama, kondisi operasi ini dapat di ubah ubah salah satu atau keduanya pada saat yang

bersamaan. Perubahan kondisi operasi tersebut dapat dilakukan dengan mengubah katup gas atau

mengatur beban dinamometer.

5.2 Spesifikasi Mesin

Spesifikasi teknis mesin:

Merk mesin : Suzuki ST 100

Nomor Mesin : F 10A ID, 35-84

Jenis : motor bensin, 4 silinder, 4 langkah

Volume langkah total : 970 cc

Alat Motor Bakar Torak yang digunakan untuk praktikum dapat dilihat seperti pada Gambar 5.1

25

Gambar 5.1 Alat Motor Bakar Torak

5.3 BESARAN YANG DIAMATI & PERALATAN UKUR

1. Pemakaian bahan bakar & udara

2. Daya poros

3. Kalor yang dibuang oleh mesin

4. Energi yang digunakan untuk mensirkulasikan air pendingin

5.3.1 Pemakaian Bahan Bakar & Udara

Pemakaian bahan bakar diukur dengan menggunakan gelas ukur dan stop watch, pemakaian udara

diukur dengan menggunakan orifiis dan manometer miring.

5.3.2 Daya Poros

Daya poros dihitung dari hasil pengukur momen putar dengan dinamometer dan putaran. Dinamometer

yang digunakan adalah dinamometer proni dan pengukuran putaran dengan tachometer system optic

atau mekanik.

5.3.3 Kalor Yang Dibuang Oleh Mesin

Kalor yang dibuang oleh mesin selama kerja motor bensin dapat diketahui dengan menggunakan

kalori meter. Alat tersebut dilengkapi dengan alat ukur :

Temperature gas masuk dan keluar

Temperature air masuk dan keluar

Rotameter

26

5.3.4 Energi Yang Digunakan Untuk Mensirkulasikan Air pendingin Mesin

Untuk mensirkulasikan air pendingin meisn dibutuhkan energi, dimana energi tersebut diperoleh dari

energi mesin. Untuk mengetahui besarnya energi yang digunakan maka perlu dilakukan pengukuran

terhadap sirkulasi air masuk dan keluar mesin. Alat ukur yang digunakan ialah ratameter dan

thermometer.

5.4.PROSEDUR PERCOBAAN

5.4.1 Persiapan Sebelum Pengujian

Periksa bahan bakar, apakah tersedia dalam tangki bahan bakar, periksa keadaan

Minyak pelumas di dalam mesin tamahkan bila kurang

Air pendingin yang bersih perludialirkan ke dalam ratameter calorimeter. Periksa air

pendingin mesin, tambahkan jika kurang.

Katup aliran air pendingin, minyak pelumas harus dibuka sebelum mesin dijalankan

Periksa system dinamometer dan alat ukur lainnya.

5.4.2 Menjalankan Dan Mematikan Mesin

Jalankan mesin dengan memutar tombil starter

Setelah mesin dihidupkan biarkan beberapa saat dalam kondisi stationer

Amati kondisi alat ukur system dinamometer, thermometer, alat ukur tekanan, rotameter,

dan komponen lainnya

Putar pemutar putaran mesin searah jarum jam bila putaran mesin akan dinaikan

Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan tombol darurat

5.4.3 Cara Pengujian

Pengujain dapat dilakukan dengan metode:

Katup gas berubah ubah, beban konstan

Beban diubah ubah, katup gas konstan

Beban dan katup berubah ubah, putaran konstan

Setiap group akan diberi tugas masing masing sesuai dengan salah satu (atau lebih) cara tersebut.

Untuk setipa kondisi operasi, dilakukan pengamatan terhadap :

Momen putar

Putaran mesin

Beda tekanan pada manometer miring

Temperature gas buang masuk dan keluar calorimeter

Temperature air masuk dan keluar kalori meter

Laju aliran air calorimeter

27

Temperature air pendingin masuk dan keluar mesin

Laju aliran air pendingin mesin

5.5 METODE PERHIUNGAN

Setelah data data pengamatan diperoleh dari hasil pengujian motor bensin, maka besaran besaran yang

dicari dapat dihitung.

5.5.1 Daya Poros

Daya poros dapat diperoleh debgab melakukan pengukuran momen putar pada dinamometer dan

putaran pada poros engkol, daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus.

𝑁𝑒 = 𝑀𝑡2 𝜋 𝑛

60 (5.1)

Dengan :

Ne = daya poros (Nm/det atau watt)

Mt = momen putar poros (rpm)

n = putaran poros (rpm)

Mt = F . r (5.2)

Dengan :

Mt = momen putar (Nm)

F = gaya pada timbangan (N)

r = jarak lengan = 150 mm

5.5.2 Tekanan Efektif Rata-rata

Tekanan efektif rata-rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap torak

sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus.

𝑃𝑒 = 𝐾𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑖𝑘𝑙𝑢𝑠

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎ℎ 𝑡𝑜𝑟𝑎𝑘 (5.3)

𝑃𝑒 = 45.000 𝑁𝑒

𝑉𝐿 𝑧 𝑛 𝑎

Dengan :

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

Ne = daya poros (Nm/det)

z = jumlah silinder mesin

n = putaran poros mesin (rpm)

a = jumlah siklus perputaran

28

5.5.3 pemakaian bahan bakar

Pemakaian bahan bakar didefinisikan dalam kg/jam; misalkan untuk pemakaian 50 cc bakar setiap

detik, maka jumlah bahan bakar yang terpakai dalam kg/jam adalah :

𝑚𝑓 =50

𝑡𝑥 𝑠𝑝 𝑔𝑟 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 𝑥

3600

1000 (kg/jam) (5.4)

Dengan :

mf = laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

t = waktu pemakaian bahan bakar (detik)

specific gravity bensin super = 0,7323 gr/cm3

5.5.4 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik

Pemakaian bahan bakar spesifik merupakan parameter yang penting untuk sebuah motor bakar yang

berhubungan erat dengan efisiensi termal motor.

Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam

untuk menghasilkan setiap kW daya motor.

𝐵𝑒 = 𝑚𝑓

𝑁𝑒 (5.5)

Dengan :

Be = pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam per kW)

mf = laju aliran masa bahan bakar (kg/jam)

Ne = daya poros (kW)

5.5.5 Laju Aliran Massa Udara

Daya yang dapat dihasilkan motor dibatasi oleh jumlah udara yang dihisap kedalam silinder.

Pemakaian udara diukur dengan menggunakan manometer miring, dimana yang diukur adalah beda

tekanan oada orifis dalam mm H2O.

Laju aliran massa udara karena pengaruh perbedaan tekanan pada orifis. Diperoleh persamaan :

∆𝑝 = 𝜌𝑎 𝑉𝑎2

2 (5.6)

Dengan :

∆p = beda tekanan (mm H2O)

Va = kecepatan aliran udara (m/det)

ρa = massa udara ruangan (gr/cm3)

Catatan :

1mm H2O = 9,8 N/m2, pada pembacaan skala manometer miring 2 divisi = 1mm H2O

Massa jenis udara diperoleh persamaan :

29

𝜌𝑎 = 𝑃𝑎

𝑅 𝑇𝑎 (5.7)

Dengan :

ρa = massa jenis udara (gr/cm3)

Pa = tekanan udara ruangan (barometer) ( mm Hg)

R = konstanta gas universal (286 J/kg oK)

Ta = temperatur ruangan (oC)

Laju aliran udara volumetrik yang melalui orifis adalah :

𝑚𝑣 = 𝜋 𝐷2

4 𝐾 𝑉𝑎 (5.8)

dengan :

mv = laju aliran udara volumetris (m3/det)

D = diameter orifis = 15 mm

K = konstanta 0,6

Va = kecepatan udara (m/det)

Maka laju aliran massa udara adalah :

ma = mv ρa (5.9)

dengan :

ma = laju aliran massa udara ( kg/jam )

mv = laju aliran volumetris (m3/det)

ρa = massa udara (kg/cm3)

5.5.6 Perbandingan Bahan Bakar & Udara (AFR)

Untuk mengetahui perbandingan bahan bakar & udara dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

𝐴𝐹𝑅 = 𝑚𝑓

𝑚𝑎 (5.10)

dengan :

AFR = perbandingan bahan bakar dan udara

mf = laju aliran massa bahan bakar

ma = laju aliran massa udara

30

5.5.7 Efisiensi Volumetrik

Efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran udara sebenarnya terhadap

laju aliran ideal. laju aliran ideal diperoleh dari persamaan

mia = VL Z n a (5.11)

dengan :

mia = laju aliran ideal

VL = volume langkah

Z = jumlah silinder

n = putaran mesin (rpm)

a = jumlah langkah

maka efisiensi volumetrik adalah

𝜂𝑣 = 𝑚𝑎

𝑚𝑖𝑎 𝑥 100 (5.12)

Dengan :

𝜂𝑣 = efisiensi volumetrik (%)

.ma = laju aliran massa udara (kg/jam)

.mia = laju aliran ideal (kg/jam)

5.5.8 Efisiensi Termal

Efisiensi termal menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah eergi bahan

bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu.

η𝑡 =𝑁𝑒 3600

𝑚𝑓 𝐿𝐻𝑉 𝑥 100 (5.13)

dengan :

ηt = efisiensi termal (%)

Ne = daya poros (kW)

mf = laju pemakaian bahan bakar (kg/jam)

LVH = nilai bahan bakar bawah

LVH = bensin super = 42967 kJ/kg

5.5.9 Neraca kalor

𝐻1 = 𝑚𝑓 𝐿𝐻𝑉1

3600 (kW) (5.14)

Dengan :

mf = laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

31

LHV = nilai bahan bakar bawah (kJ/kg)

𝐻2 = 𝑚𝑎 𝐶𝑝 𝑇𝑎1

3600 (kW) (5.15)

Dengan :

ma = laju aliran massa udara

Cp = konstanta udara = 1.004885 kK/kgoK

Ta = temperature (oC)

5.5.10 Energi Yang Hilang Melalui Gas Buang

H3 = (ma + mf)Cp To 1

3600+ (Cw Qw ρw ∆Tk 4.2) (kW) (5.16)

Dengan :

To = temperature gas buang (oC)

Cw = konstanta air

ρw = massa jenis air

Qw = laju aliran air calorimeter

∆Tk = beda temperatur air kalorimeter

5.5.11 Energi yang dipakai untuk mensirkulasikan pendingin air mesin

Q1 = Qw ρw ∆Tw4,2

60 (kW) (5.17)

Dengan :

Qw = laju aliran air pendingin mesin

ρw = massa jenis air

∆Tw = beda temperature air pendingin mesin

5.6 TUGAS TUGAS

1. Hitung besaran besara Ne, Pe mf, Be, ma, mia, AFR, ηv, ηt, neraca kalor, H3 dan Q1

2. Buat grafik yang memut hubungan antara besaran-besaran diatas terhadap putaran

3. Berikan pembahasan dan kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan


data pengamatan, data yang didapat pada praktikum dimasukan pada tabel seperi pada tabel 2

32

Tabel 2. Tabel motor bakar torak

DATA PENGAMATAN

No

Putaran

Mesin

(rpm)

Dinamo

meter

(F=kg)

Bahan

Bakar

cc/det

∆p

orifice

mmH2O

Air pendingin

kalorimeter Gas buang

Air pendingin

mesin

T in

(oC)

T out

(oC)

Q

L/mnt

T in

(oC)

T out

(oC)

T in

(oC)

T

out

(oC)

Q

L/

mnt

1

2

3

4

5

6

Tekanan Udara Ruangan : mmHg

Temperatur Ruangan : (oC)

33

TATA TULIS PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA MATERIAL

1. Laporan disusun per praktikan dalam 1 buku dimana di dalamnya berisi laporan per modul yang

ditulis dengan tulisan tangan di atas kertas folio bergaris, tinta warna biru, tulisan harus jelas terbaca

dan mengikuti sistematika sebagai berikut :

Modul 1

Bab 1. Pendahuluan

Bab 2. Teori Percobaan

Bab 3. Alat dan Bahan Percobaan

Bab 4. Prosedur Pelaksanaan Percobaan

Bab 5. Tugas dan Pertanyaan

Modul 2

Bab 1. Pendahuluan

Bab 2. TeoriPercobaan




Modul 3

Bab 1. Pendahuluan

Bab 2. Teori Percobaan




Dst

34

2. Pendahuluan berisi tentang teori dasar tentang materi percobaan. Dilarang menyalin sama persis dari

panduan. Hendaknya teori dasar dikembangkan sendiri sesuai kebutuhan (maksimum 2 halaman)

3. Demikian juga dengan Bab 2, 3 dan 4, dilarang menyalin persis dari buku panduan. Harus ada

pengembangan dari praktikan (lebih detail dari panduan), maksimum 3 halaman untuk ketiga bab

tersebut.

4. Bab 5 adalah yang paling penting dan menjawab semua tugas serta pertanyaan yang ada di setiap

modul pada buku panduan ini.

5. Jumlah halaman keseluruhan laporan adalah antara 20-40 halaman.

6. Laporan dijilid dengan kawat spiral putih, diberi cover judul dari karton warna putih. Tulisan pada

cover judul harus diketik times new roman, font 14 dengan sistematika :

panduan pelaksanaan praktikum prestasi mesin filepraktikum, daftar pertanyaan untuk para praktikan,...

Documents