Prinsip Kerja Mesin Diesel - TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.8 Prinsip Kerja Mesin Diesel

Mesin diesel yang biasanya disebut juga dengan motor penyalaan kompresi yang disebabkan metode penyalaanya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar kedalam ruangan yang telah memiliki tekanan dan temperatur tinggi akibat dari proses kmpresi didalam ruang bakar, perbandingan kompresi dari mesin diesel berkisar antara 15:1 sampai 22:1 sehingga dapat menghasilkan tekanan kompresi 40 bar dengan temperatur rata – rata 500 – 700 ºC. Motor diesel diaplikasikan pada banyak industri-industri sebagai mesin stasioner ataupun untuk kendaraan – kendaraan, hal ini disebabkan motor diesel mongkonsumsi bahan bakar ± 25% lebih rendah dibandingkan dengan motor bensin, perawatan yang sederhana dan lebih murah [19].

Pada dasaranya konstruksi motor diesel lebih besar dan juga lebih kokoh, hal ini dikarenakan tekanan dari kerjanya yang tinggi. Selain itu mesin diesel mengeluarkan bunyi yang lebih keras, warna dan juga bau gas nya cenderung tidak

mengenakan. Namun jika dilihat dari segi ekonomi, bahan bakar dan juga polusi udara, moto diesel masih lebih baik.

Siklus diesel dimisalkan dengan cara memasukan panas pada volume yang konstan, seperti yang terdapat pada Gambar 2.11 berikut .

Gambar 2.11. Diagram P-v dan T-s [19].

Keterangan Gambar : P = Tekanan (atm)

V = Voume Spesifik (m³/kg) T = Temperature (K)

S = Entropi (kJ/kg.K) Keterangan Grafik : 1-2 Kompresi isentropik

2-3 pemasukan Kalor pada volume konstan 3-4 Ekspansi isentropik

4-1 Pengeluaran kalor pada volume konstan

Walaupun memiliki perbedaan, prinsip kerja mesin diesel 4 langkah nyaris serupa dengan mesin otto, hal yang menjadi pembedanya adalah penggunaan injektor pada proses injeksi bahan bakar diesel. Berikut ini adalah proses kerja dari mesin diesel.

1. Langkah Hisap

Pada langkah ini piston akan bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Pada saat piston bergerak kebawah, katup hisap terbuka dan akan mengakibatkan tekanan udara dari dalam silinder lebih rendah daripada tekanan atmosfer, akibatnya uda murni langsung masuk keruang silinder melalui saringan udara.

2. Langkah Kompresi

Pada langkah ini piston akan bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup menutup. Udara yang berada dalam silinder ditekan oleh piston dan mengakibatkan kenaikan tekanan dan juga temperatur. Sesaat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar oleh injektor dalam bentuk kabut.

3. Langkah Usaha

Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, semprotan bahan bakar di ruang bakar akan mengakibatkan ledakan pembakaran yang akan meningkatkan temperatur dan tekanan dalam ruang bakar. Tekanan yang besar itu akan mendorong piston dari TMA ke TMB, dan menyebabkan terjadinya gaya aksial. Kemudian gaya aksial ini akan dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya putar (radial).

4. Langkah Buang

Pada langkah ini gaya sentripetal yang masih terjadi pada flywheel akan menaikan kembali piston dari TMB ke TMA, dengan waktu yang bersamaan katup buang akan terbuka sehingga udara sisa dari pembakaran akan didorong keluar dari ruang bakar menuju exhaust manifold dan langsung menuju ke knalpot. Peristiwa ini berlangsung kontinu sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak berhenti selama faktor yang mendukung siklus tersebut tidak terganggu atau bahkan terputus. Proses diatas dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Prinsip Kerja Mesin Diesel [20].

2.9 Analisis Sistem Rankine Organic Berbasis Perangkat Lunak (Software)

Selain menggunakan metode teoritis dan juga juga ekperimental, sebuah siklus tenaga uap yang menggunakan prinsip Siklus Rankine Organic (ORC) juga bisa diselesaikan dengan menggunakan metode simulasi perangkat lunak. Untuk menyelesaikkan dengan metode simulasiada beberapa perangkat lunak yang dapat digunakan, seperti Cycle Tempo, DWSIM, Aspen Plus, dan lainnya. Pada penelitian kali ini Perangkat Lunak yang digunakan adalah Aspen Plus V11.

2.9.1 Software Aspen Plus V11

Aspen merupakan sebuah software yang bisa melakukan proses simulasi didalam suatu plant. Proses yang berlangsung mulai dari bahan mentah hingga menjadi produk yang akan dihasilkan. Dalam melakukan simulasi, yang harus dibuat yaitu jenis bahan yang akan digunakan, process flow diagram (PFD), menghitung balance massa dan energi. Aspen juga berfungsi menghitung kelebihan seperti interaktif yang mudah dalam memasukkan data.

Dalam penelitian tugas akhir, software ini bertujuan untuk mengetahui proses dari jumlah massa dan energi yang diperlukan dari fase air hingga menjadi steam. Dalam menentukan proses apa yang terjadi didalam sistem, langkah yang harus dikerjakan adalah membuat Process Flow Diagram (PFD) sistem, dan juga menentukan laju aliran massa. Nilai aliran massa yang masuk harus sama dengan yang keluar. Tampilan dari Aspen Plus dapat dilihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Tampilan Software AspenPlus V11.

2.9.2 Proses Simulasi Aspen Plus

Dalam menjalankan simulasi dengan menggunakan Aspen Plus, ada langkah-langkah yang dilakukan secara umum adalah sebagai berikut:

1. Menentukan komponen yang akan digunakan pada simulasi 2. Melakukan pengisian data

3. Memilih metode yang digunakan

4. Membuat desain siklus yang sesuai dengan apa yang akan diteliti 5. Melakukan pemeriksaan model

6. Menentukan kondisi batas

7. Mengatur parameter dan spesifikasi kontrol solusi 8. Melakukan simulasi

9. Menyimpan hasil simulasi

2.9.3 Model Matematika Proses Simulasi

Pemilihan model matematika dalam sebuah proses simulasi sangat diperlukan untuk memperoleh hasil simulasi yang mendekati hasil sebenarnya.

Dalam simulasi menggunakan Aspen Plus, model matematika yang digunakan pada Aspen Plus adalah model matematika yang diterapkan REFPROP.

REFPROP adalah singkatan dari REFerence fluida PROPerties. Model ini dikembangkan oleh National Institute Of Standards and Tecnology (NST) yang memberikan sifat termodinamika dan transportasi yang penting secara indutry cairan dan juga campurannya dengan penekanan pada refrigeran dan hidrokarbon, terutama sistem gas alam. REFPROP didasarkan pada model cairan dan campuran murni yang paling akurat tersedia saat ini. REFPROP menginplementasikantiga model termodinamika sifat dari fluida murni yaitu persamaan keadaan eksplisit dalam energi Helmholtz, memodifikasi persamaan Benedict-Webb-Rubin dan Extended Corresponding States (ECS) model.

Perhitungan campuran dengan menggunakan model ini menerapkan aturan dalam pencampuran pada energi Helmholtz dari komponen campuran dan menggunakan fungsi untuk memperhitungkan perbedaan dari pencampuran ideal.

Viskositas dan konduktivitas termal dimodelkan dengan fluida dengan kolerasi tertentu, metode ECS atau didalam beberapa kejadian metode teori gesekan

REFPROP di Aspen Pyhsical Property System disediakan dibawah perjanjian dengan National Institute Of Standard [21].

Dalam penerapan pada simulasi aspen, pada kerapatan rendah faktor bentuk diasumsikan satu, dan temperatur konformal dan kerapatan molar diperoleh pada persamaan:

ρRT= 1 + δ(^∂α^r

∂δ)_τ (2.25)

Dimana :

δ: d_i = 1 + 1 = r₁ ⇒ d_i = r_i τ: t_i = −s_i

c: d_ia_i = n_iT_c^sⁱρ_c^rⁱ

Lalu persamaan Bender ditunjukkan pada persamaan 2.26

∑ ⁿⁱ

RT_c^sⁱ⁻¹ρ_c^sⁱ⁻¹τ^rⁱ⁻¹δ^rⁱ⁻¹

i (2.26)

Dimana :

𝛿: 1 + d_i− 1 = r_i− 1 τ: t_i = −(s_i− 1) c: d_ia_i = n_i

RT_c^sⁱ⁻¹ρ_c^rⁱ⁻¹ 𝛿: 1 + d_i− 1 = r_i− 1

τ: t_i = −(s_i− 1) c: d_ia_i = n_i

RT_c^sⁱ⁻¹ρ_c^rⁱ⁻¹

Pada persamaan Bender, beberapa bagian eksponensial bisa disederhanakan menadi persamaan 2.27.

a_iδ^dⁱτ^tⁱexp (−γδ²) (2.27)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 3.1.1 Waktu Penelitian

Waktu penelitian ini dilakukan selama kurang lebih 6 bulan yang dimulai dari bulan Mei 2021 sampai dengan bulan Oktober 2021. Detail kegiatan penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Kegiatan Penelitian.

Tempat atau lokasi dilakukannya penelitian ini adalah di Laboratorium Grup Riset Bioenergi dan Sistem Fuel Cell (Bio-Energy and Fuel Cell System Research Group) di Gedung Prodi Magister Teknik Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara jalan Almamater Kampus USU Medan.

3.2 Identifikasi Penelitian

Metode simulasi adalah metode yang digunakan untuk memecahkan masalah dengan membuat simulasi yang mendekati dengan aktual dan menyelesaikannya dengan bantuan perangkat lunak dan komputer. Hal ini dikarenakan agar hasil yang didapatkan bisa mempersentasikan keadaan sistem yang sebenarnya (aktual) ataupun minimal mendekati.

Kelebihan dari penelitian menggunakan simulasi yaitu dapat mengurangi penggunaan biaya karena sistem try and error dilakukan dalam bentuk permodelan bukan keadaan sebenarnya (aktual). Namun demikian, hasil akhir harus memenuhi

kaidah keilmuan dan dapat dipertanggungjawabkan. Untuk itu, diperlukan proses validasi hasil simulasi terhadap hasil eksperimen.

Metode pengujian ini merupakan desain bentuk permodelan simulasi dengan menggunakan software Aspen Plus V.11 dalam menyelesaikan sebuah permasalahan yang terjadi terkait dengan penggunaan Siklus Rankine Organik dengan memanfaatkan panas pembuangan dari Mesin Pembakaran Dalam.

3.3 Skema Peneletian

Dalam menyelesaikan penelitian ini tahapan yang disusun adalah sebagai berikut :

1. Studi Masalah

Sebagaimana disampaikkan pada latar belakang bahwasannya masalah yang diangkat adalah solusi dari menipisnya energi dan juga polusi udara sementara tingkat kebutuhan energi dunia semakin tinggi.

2. Studi Literatur

Dalam menyelesaikan masalah tersebut, dicari berbagai informasi literatur mengenai konsep yang berkaitan dengan konversi energi, efiesnsi, penanganan dan penerapannya.

3. Solusi

Solusi yang digunakan adalah penerapan sistem Pembangkit Listrik yang menggunakan Siklus Rankine Organic (ORC) dengan penggunaan refrigeran sebagai fluida kerja dan juga air panas dari Radiator sebagai sumber panasnya.

4. Pengujian

Tahapan ini adalah tahap validasi solusi yang telah direncanakan. Validasi dilakukan untuk mengetahui bahwa konsep yang sedang dikembangkan memiliki hasil yang valid dan juga dapat dijadikan sebagai acuan.

Daripada itu, pada penelitian ini dilakukan dengan cara membuat simulasi perangkat lunak (software) menggunakan Aspen Plus sebagai acuan uantuk

rancang bangun sistem pembangkit listrik yang menggunakan siklus Siklus Rankine Organik (ORC) untuk mendapatkan efisiensi sistem tersebut.

5. Analisa

Tahapan analisa adalah tahap perhitungan hasil dari pengujian sistem Organic Rankine Cycle (ORC) yang menggunakan perhitungan scara matematika maupun menggunakan perangkat lunak untuk mendapatkan efisiensi sistem tersebut. Berikut ini merupakan blok diagram untuk menganalisa efisiensi sistem ORC seperti pada Gambar 3.1.

INPUT INPU

Gambar 3.1. Blok Diagam Analisa Efisiensi Sistem Organic Rankine Cycle [22].

Untuk lebih jelas mengenai alur penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.2.

UNIT SISTEM ORC

• Pompa

• Evaporator

• Expander

• Kondensor

OUTPUT 𝑊_output

η_{𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚}

INPUT 𝑚_{𝑢𝑎𝑝−𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠}, 𝑇_{𝑢𝑎𝑝−𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠} 𝑚𝑎𝑖𝑟−𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛, 𝑇𝑎𝑖𝑟−𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛

MULAI Studi Literatur

Desain Sistem Mesin pembakaran dalam terintegrasi Organic

Rankine Cycle Simulasi ASPEN V.11

Input Data Material Properti

Run Simulasi

Kesimpulan

SELESAI

Bimbingan dosen, buku, jurnal, dll

Data Output : ● Komponen

• Temperatur (⁰C)

• Tekanan (Bar)

Analisa Data Hasil

Gagal Tidak

Gambar 3.2. Diagram alir Penelitian.

3.4 Variabel Penelitian

Variabel penelitian adalah suatu bentuk objek penelitian yang dipelajari dengan mengkondisikan bagian–bagian dari sebuah sistem untuk menjadi acuan pada saat penelitian. Variabel penelitian ini terdiri dari 3 yaitu : Variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol.

1. Variabel bebas

Variabel bebas adalah variabel yang ditentukan dan akan mempengaruhi variable terikat selama penelitian dilakukan. Variabel bebas yang digunakan dalam penelitian ini seperti pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Data Input.

NO VARIABEL KETERANGAN

1 Tekanan fluida kerja keluar dari turbocharger

(Bar) 4

2 Tekanan fluida kerja keluar dari Pompa (Bar) 15

3 Fluida kerja R-141B, R245FA, &

R123 4 Temperatur Fluida pemanas masuk evaporator

(⁰C) 366

5 Temperatur Fluida pendingin masuk kondensor

(⁰C) 27

2. Variabel terikat

Variabel terikat adalah hasil yang dipengaruhi oleh variabel bebas, dimana variabel terikat adalah:

a. Efisiensi termal sistem ORC.

b. Kerja netto expander.

c. Back work ratio.

3. Variabel kontrol

variabel kontrol adalah hubungan antara variabel bebas dan variabel terikat pada penelitian ini adalah:

a. Sistem yang digunakan yaitu sistem tertutup.

b. Sistem bekerja pada kondisi steady state (keadaan tunak) dan pressure drop diabaikan.

3.5 Parameter dan Asumsi

3.5.1 Spesifikasi Data Input Pemanas Evaporator

Pemanas pada bagian evaporator digunakan pada simulasi ini adalah air panas. Dalam Melakukan simulasi pada bagian evaporator menggunakan Aspen Plus^® V.11, yaitu menggunakan air (H2O) yang di atur menjadi ±95⁰ C . Untuk sifat – sifat air seperti Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Spesifikasi air [23].

NO INFORMASI SIFAT-SIFAT

1 Nama sistematis Air

2 Nama alternatif Aqua, dihidrogen monoksida, hydrogen hidroksida

3.5.2 Spesifikasi Fluida Kerja 1. Fluida kerja R-141b

Pada simulasi fluida kerja yang digunakan adalah R-141B. Pemilihan jenis refrigeran ini adalah melihat dari titik kritisnya yang cukup tinggi yaitu 204, 15 ⁰C dan tekanannya 42,5 bar, sehingga sangat mudah untuk menentukan temperatur untuk evaporasi. Selain itu R-141B adalah jenis pendingin yang ramah lingkungan (ODP = 0).

2. Fluida kerja R245FA

Pemilihan fluida kerja yang tepat sangat penting dalam suatu Siklus Rankine Organik. Pada simulasi ini fluida kerja yang digunakan adalah R-254FA. Pemilihan jenis refrigeran ini adalah melihat dari titik kritisnya yang cukup tinggi yaitu 154 ⁰C dan tekanannya 36,51 bar, sehingga sangat mudah untuk menentukan temperatur untuk evaporasi. Selain itu R-254FA adalah jenis pendingin yang ramah lingkungan (ODP = 0).

3. Fluida kerja R123

Fluida kerja R123 dipilih karna memiliki sifat-sifat fisik yang baik. Selain itu fluida kerja R123 juga meiliki performansi yang baik dan juga koefisien performansi yang tinggi.

Spesifikasi dari fluida kerja R141B,R245FA,& R123 dapat dilihat pada tabel 3.4.

Tabel 3.4. Spesifikasi Refrigerant R-141b,R245FA,& R123 [24].

NAMA FLUIDA KERJA R-141B R245FA R123

Massa Molekul/

3.5.3 Spesifikasi Pendingin Kondensor

Media pendingin yang digunakan untuk kondensor pada simulasi ini adalan Etilen Glikol. Etilen Glikol merupakan senyawa organic yang sudah lama digunakan sebagai bahan campuran pendingin mesin, karena titik bekunya yang sangat rendah dan titik didihnya lebih tinggi daripada air. Spesifikasi dari Etilen Glikol dapat dilihat pada Tabel 3.5.

Tabel 3.5. Spesifikasi Etilen Glikol [25].

Rumus Kimia C2H6O2

Titik Beku −12,9 °C

Titik Didih 197,3 °C

Titik Nyala 111 °C

Massa Molar 62,07 g·mol⁻¹

3.5.4 Diagram T-S Mesin Diesel dan Siklus Rankine Organik

Pada diagram T-S mesin diesel diketahui bahwasannya pada posisi 4-1 (langkah buang), mesin diesel akan mengeluarkan panas hasil pembakaran keluar silinder mesin yang kemudian akan keluar ke lingkungan, ataupun dinyatakan dengan Qout. Panas yang keluar dari mesin diesel (Qout) inilah yang kemudian akan mengalir masuk (Qin) menuju evaporator pada Siklus Rankine Organik untuk dimanfaatkan panasnya sebagai media pemanas pada evaporator untuk proses evaporasi. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Gabungan Diagram T-S Mesin Diesel dan ORC

3.6 Prosedur Simulasi

Prosedur pada simulasi ini menggunakan Aspen Plus^® V.11 dan hanya menggunakan 1 model yaitu sistem rankine organik sederhana. Prosedur simulasi ini adalah :

1. Instal Software Aspen Plus^® V.11 2. Buka Software Aspen Plus^® V.11

3. Pilih New untuk membuka halaman simulasi

4. Pilih unit yang digunakan untuk membangun sistem Organic Rankine Cycle 5. Lalu atur komponen fluida yang digunakan

6. Lalu masuk ke bagian simulations 7. Desain sistem Organic Rankine Cycle 8. Input data yang diperlukan

9. Jalankan simulasi sistem Organic Rankine Cycle

10. Export data dari hasil simulasi sistem Organic Rankine Cycle Excel

11. Simpan data 12. Selesai

3.7 Proses Flow Diagram

Untuk mencapai tujuan penelitian, dibutuhkan sebuah metode yang dapat digunakan untuk mengumpulkan, mengolah, dan menganalisis sebuah informasi atau data. Oleh sebab itu pada penelitian ini penulis menggunakan metode simulasi yang menggunakan software AspenPlus V11. Simulasi dilakukan dengan membuat permodelan komponen-komponen dari Organic Rankine Cycle yang terintegrasi dengan Mesin pembakaran dalam dengan model-model yang terdapat pada software AspenPlus V11 yang dapat mewakili fungsi daripada komponen-komponen tersebut. Dengan desain permodelan sistem seperti pada gambar 3.4 dibawah ini :

Gambar 3.4. Gambar simulasi Siklus Rankine Organic yang terintegrasai dengan mesin pembakaran dalam.

Fungsi dari masing-masing komponen pada gambar 3.2 dapat dilihat pada table 3.6 dibawah ini :

Tabel 3.6. Komponen Penyusun ORC yang terintegrasi dengan MPD.

Nama Komponen Tipe Kode

Injektor Pump INJKTR

Ruang Bakar R-Gibbs COMBSTN

Expander Turbocharger Expandere EXPANDER

Kompresor Turbocharger Compressor COMPRSOR

Intercooler Heater INTCOLER

Intake Manifold Compressor IN-MNFOD

Evaporator Heat-X EVPRTOR

Expander ORC Expandere TRBN-ORC

Kondensor Heat-X CNDSOR

Pompa Pump PUMP

Pompa Kondensor Pump POMPA

3.8 Alat Penelitian

Pada sub bab ini akan ditunjukkan alat yang digunakan pada simulasi sistem Siklus Rankine Organik yang terintegrasi dengan Mesin pembakaran dalam.

3.8.1 Alat

Alat yang digunakan adalah sebagai berikut.

1. Software AspenPlus

Software AspenPlus sendiri berfungsi untuk membuat desain permodelan simulasi Siklus Rankine Organik yang terintegrasi dengan Mesin pembakaran dalam.

Logo software AspenPlus dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini.

Gambar 3.5. AspenPlus V11.

2. Software Autocad

Software Autocad digunakan untuk mendapatkan hasil desain permodelan Heat Exchanger dalam bentuk 2 dimensi.

Lambang dari software Autocad dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Logo Autocad.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Desain Proses Sistem Siklus Rankine Organik Memanfaatkan Panas Mesin Pembakaran Dalam menggunakan Software Aspen Plus

4.1.1 Simulasi Mesin Pembakaran Dalam

Desain proses mesin pembakaran dalam dalam lingkungan simulasi dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Desain proses simulasi sistem mesin pembakaran dalam menggunakan software Aspen Plus^®.

Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa desain untuk proses mesin pembakaran dalam yang menggunakan perangkat lunak AspenPlus terdiri atas unit injector, combustion, turbocharger (expander dan kompresor), intercooler, dan intakemanifold. Proses ini dimulai dari injektor yang memompakakan bahan bakar (solar) kedalam ruang bakar atau combustion agar terjadinya proses pembakaran, kemudian panas yang dihasilkan oleh combustion mengalir menuju ke expander (turbocharger). Panas pada expander (turbocharger) inilah yang kemudian ditransferkan menuju evaporator pada ORC untuk dimanfaatkan panasnya. Selain itu,panas dari expander (turbocharger) juga berfungsi untuk memutar poros agar dapat menggerakkan kompresor (turbocharger) yang dapat mengalirkan udara baru yang diambil dari lingkungan sesuai kebutuhan proses pembakaran. Selanjutnya udara baru tersebut dialirkankan menuju intercooler untuk dilakukan pemurnian dan membuat udara baru lebih bertekanan, lalu udara dialirkan menuju intakemanifold untuk selanjutnya dapat dialirkan kembali menuju kedalam ruang bakar atau combustion.

Berikut merupakan penjelasan terkait dengan bagian-bagian dari Mesin Pembakaran Dalam pada software AspenPlus yang dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Bagian-Bagian dari Mesin Pembakaran Dalam Pada Software AspenPlus .

Nama Komponen Model Pallate Fungsi

Injektor Pump Fungsi injektor adalah untuk memompakan bahan bakar menuju ruang bakar dan menghasilkan temperatur yang memenuhi auto ignation.

Ruang Bakar R-Gibbs Fungsi ruang bakar adalah untuk meledakan bahan bakar dan udara. Panas kemudian masuk ke turbocharger untuk dimanfaatkan panasnya. Selama proses,ruang bakar mendapat tambahan udara baru melalui intake manifold.

Expander Turbocharger

Expander Panas yang diterima dari ruang bakar dimanfaatkan expander untuk memutar poros yang kemudian dapat menggerakkan kompresor turbocharger.

Selain itu panas dari expander juga dimanfaatkan sebagai sumber panas dari Siklus Rankine Organik.

Kompresor Turbocharger

Compressor Kompresor berfungsi sebagai penyuplai udara baru selama berjalannya proses pembakaran Mesin Pembkaran Dalam dengan cara menghisap udara baru dari lingkungan.

Intercooler Heater Fungsi intercooler adalah sebagai pemurnian udara baru. Selanjutnya intercooler akan mengalirkan udara menuju intakemanifold.

Intake Manifold Compressor Fungsi intakemanifold adalah mengalirkan udara yang diterima dari intercooler menuju keruang bakar.

Temperatur yang keluar dipengaruhi oleh tekanan yang ada di intakemanifold itu sendiri.

4.1.2 Simulasi Siklus Rankine Organic (ORC)

Dari hasil simulasi menggunakan perangkat lunak AspenPlus didapatkan penyusun sistem Siklus Rankine Organik terdiri dari 4 komponen utama yaitu, pompa,evaporator,expander,dan kondensor, serta 1 komponen pendukung lainnya yaitu pompa kondensor.

Gambar 4.2. Model simulasi sistem Siklus Rankine Organik menggunakan software Aspen Plus^®.

Pompa akan mengalirkan fluida kerja dalam bentuk cair dengan tekanan tertentu menuju evaporator, di evaporator fluida kerja dalam bentuk cair akan mengalami proses evaporasi untuk mengubah fasa fluida kerja menjadi uap. Fluida kerja dalam bentuk uap akan masuk ke expander untuk dimanfaatkan menjadi tenaga yang dapat menggerakan generator dan menghasilkan listrik. Selanjutnya fluida kerja dalam bentuk gas yang telah diturunkan tekanan nya dialirkan menuju kondensor untuk mengalami proses kondensasi dan mengubah fasa fluida kerja kebentuk semula yaitu cair.

Berikut merupakan penjelasan terkait dengan bagian-bagian dari Siklus Rankine Organic pada software AspenPlus yang dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Bagian-Bagian dari Siklus Rankine Organik Pada Software AspenPlus.

Nama Komponen Tipe Fungsi

Pompa Pump Fungsi pompa adalah untuk memompakan fluida kerjaa menuju evaporator dengan menaikkan tekanan fluida kerja terlebih dahulu.

Evaporator Heat-X Fungsi evaporator adalah sebagai alat yang mengevaporasi fluida kerja dari bentuk cair kebentuk uap melalui panas yang dihasilakannya. Panas evaporator diterima melalui proses ex-haust pada Mesin Pembakaran Dalam

Expander ORC Expander Fungsi Expander berfungsi untuk mengubah panas yang diterima dari evaporator menjadi kerja makanik dengan cara menggerakan generator nya. Selain itu expander juga menurunkan temperatur dari fluida kerja yang telah di ekspansi untuk proses pendingian.

Kondensor Heat-X Fungsi kondensor adalah sebagai media yang mengkondensasi fluida kerja dengan tujuan mendinginkan dan merubah bentuk fluida kerja dari bentuk gas menjadi ke bentuk semula yaitu cair.

Media pendingin yang digunakan pada kondensor adalah Etilen Glikol.

Pompa Kondensor Pump Pompa kondensor berfungsi sebagai media yang memompakan media pendingin Etilen Glikol menuju ke dalam kondensor.

4.1.3 Sistem Siklus Rankine Organik Memanfaatkan Panas Mesin Pembakaran Dalam Dengan Variasi Fluida Kerja

Pada sub bab ini akan diperlihatkan bagaimana desain sistem siklus

rankine organik yang terintegrasi dengan mesin pembakaran dalam dengan variasi fulida kerja R-141B,R-245FA,dan R-123 menggunakan software Aspen Plus.

1. Simulasi Menggunakan Fluida Kerja R-141B

Desain simulasi Siklus Rankine Organic (ORC) yang menggunakan fluida kerja R141-B terdiri dari pompa, expander, evaporator,pompa kondensor dan juga kondensor. Proses dimulai dari pompa yang memompakan atau memindahkan fluida kerja R141-B menuju ke evaporator dengan temperatur 32⁰C dan tekanan 15 bar untuk merubahah fasa fluida kerja menjadi uap (evaporasi), setelah di evaporasi fluida kerja di transfer menuju expander atau expander dengan temperatur 139⁰C dan tekanan 15 bar untuk dapat menggerakkan expander. Seteleh expander bergerak, fluida kerja kemudian dialirkan menuju kondensor untuk dikondensasikan atau dicairkan agar Kembali kebentuk cair dengan tekanan 1 bar

Dalam dokumen DESAIN SISTEM SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN PEMANFAATAN PANAS MESIN PEMBAKARAN DALAM SECARA KOMPUTASI (Halaman 47-0)