ABSTRAK
PERANCANGAN ALAT UJI RADIATOR (RADIATOR TESTER) SKALA LABORATORIUM YANG DILENGKAPI DENGAN
PENGATUR PUTARAN MESIN DAN REGULATOR WIND BLOWER PADA MESIN L300 DIESEL
OLEH
MAHASIN ZAMNUR
Sistem pendinginan pada mesin berfungsi sebagai pelindung mesin dengan cara menyerap panas. Panas mesin dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dalam silinder. Panas tersebut merupakan suatu hal yang sengaja diciptakan untuk menghasilkan tenaga, namun jika dibiarkan akan menimbulkan panas yang berlebihan (over heating effect). Untuk mencegah over heating dan menjaga suhu kerja mesin maka digunakan radiator. Seberapa efektif radiator yang digunakan dapat diketahui menggunakan suatu alat yang dinamakan radiator tester. Karena itu Dalam penelitian ini dirancang Alat Uji Radiator (Radiator Tester) Skala Laboratorium Yang Dilengkapi Dengan Pengatur Putaran Mesin Dan Regulator Wind Blower L300 diesel.
Penelitian dilakukan dengan cara pengujian di lapangan menggunakan mobil L 300 diesel dengan mencatat rpm dan kecepatan udara yang berhembus ke radiator. Adapun proses perancangan radiator tester mesin L 300 diesel skala laboratorium yaitu: pembuatan kerangka dudukan mesin, pembuatan radiator tester system pendingin mesin dengan memasang alat thermometer pada selang masuk dan keluar radiator, pembuatan alat mekanisme pengatur putaran mesin, pembuatan alat mekanisme regulator wind blower dan penginstalan alat uji radiator dengan pengatur putaran mesin dan wind blower. Hasil pengujian rpm dan kecepatan udara di lapangan di aplikasikan pada radiator tester skala laboratorium.
Dari hasil pengujian yang dilakukan menunjukkan adanya peningkatan nilai efektivitas radiator tanpa hembusan udara luar dengan putaran mesin 1000 rpm dengan nilai rata-rata yaitu 0,483. Sebaliknya ada penurunan efektivitas radiator ketika diberikan hembusan udara luar 2,3 m/s dengan putaran mesin 1500 rpm yaitu 0,63.
DESIGNING A TRIAL RADIATOR (RADIATOR TESTER) LABORATORY SCALE WHICH IS COMPLETED
BY ROUND HANDLERS MACHINE AND REGULATOR WIND BLOWER ON
deliberately created to generate energy, but it will cause excessive heat if it is left
unchecked (over heating effect). In order to prevent overheating and keep the
machine temperature, then it uses radiator. How effective radiator is used can be
seen by using a tool called a radiator tester. Therefore, this research was Designed
A Trial Radiator (Radiator Tester) Labotatory Scale Which is Completed by
Round Handler’s Machine and Regulator Wind Blower on Diesel Engine L 300.
This research was done by testing the car L 300 diesel in the field then
noted rpm and air speed that blew into the radiator. The process of designing a
radiator tester L300 diesel engine laboratory scale were making the framework
platform machine, making radiator tester cooling system machine to set up a
thermometer in the radiator hose in and out, making a mechanism round handlers
machine, making a regulatory mechanism wind blower and installing a trial
radiator with round handlers machine and wind blower. The rpm test result and air
speed on the field was applied to the radiator tester laboratory scale.
From the results of the tests, it showed that there was an increase in value of
the effectiveness of the radiator without external airflow to engine speed 1000
rpm and the average value was 0.483. Whereas, there was a decrease on the
effectiveness of the radiator when given outside air flow 2.3 m/s at 1500 rpm
engine speed, which was 0.63.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR SIMBOL ... x
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan ... 4
C. Batasan Masalah ... 4
D. Sistematika Penulisan Laporan ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Radiator ... 6
B. Sistem Pendingin Mesin ... 7
1. Sistem Pendinginan Udara (Air Cooling System) ... 7
2. Sistem Pendingin Air (Water Cooling System) ... 8
C. Sirkulasi Pendingin Air ... 9
1. Sirkulasi Alam (Natural Circulation) ... 9
D. Cara Kerja Radiator ... 11
E. Komponen - Komponen Sistem Pendingin Air ... 12
F. Cairan Pendingin ... 16
G. Efektifitas Radiator ... 17
H. Aliran Fluida ... 19
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 21
B. Alat Dan Bahan ... 21
C. Prosedur Penelitian ... 24
D. Diagram alir Metodologi Penelitian ... 25
E. Prosedur Pengambilan Data ... 27
F. Pengolahan Data ... 30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Perancangan Radiator Tester ... 31
1. Pengambilan Data Rpm Dan Kecepatan Udara Di Lapangan ... 31
2. Pembuatan Kerangka Dudukan Mesin L 300 ... 34
2. Pembuatan Radiator Tster Sistem Pendingin Mesin L 300 ... 35
4. Pembuatan Alat Mekanisme Pengatur Putaran Mesin ... 36
5. Pembuatan Alat Mekanisme Regulator Wind Blower ... 37
B. Hasil Pengujian ... 38
C. Data Hasil Perhitungan ... 42
D. Pembahasan ... 46
1. Perbandingan Air Panas Yang Masuk Dari Radiator ... 47
2. Perbandingan Air Panas Yang keluar Dari Radiator ... 49
3. Perbandingan Nilai Efektifitas Radiator ... 50
V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 52
B. Saran ... 53
1.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Transportasi adalah sarana bagi manusia untuk memindahkan sesuatu, baik
manusia atau benda dari satu tempat ke tempat lain, dengan ataupun tanpa
mempergunakan alat bantu. Alat bantu tersebut dapat berupa tenaga manusia,
binatang, alam ataupun benda lain dengan mempergunakan mesin ataupun
tidak bermesin. Salah satunya adalah mobil yang saat ini berkembang sesuai
kemajuan teknologi. Tahun 1885, Karl Benz membangun Motorwagen,
sebuah mobil bermesin empat langkah dengan bahan bakar bensin. Benz juga
merupakan penemu dari komponen mobil seperti pengapian mobil, busi,
sistem transmisi mobil, karburator dan radiator air. Cara kerja mesin bensin
pada mobil sangat sederhana, yaitu bahan bakar masuk melalui intake
manifold kemudian dikompresikan, pada akhir langkah kompresi busi
memercikkan bunga api, lalu terjadi langkah usaha dan sisa pembakaran
terbuang melalui outake manifold. Untuk meneruskan putaran torak
dipasanglah transmisi lalu diteruskan oleh roda dan mobil akan bergerak.
(www.peristiwa pertama dalam dunia.com)
Dari hasil proses pembakaran selalu saja disertai dengan pembebasan panas.
Tidak semua panas dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi yang
justru akan mengganggu kinerja mesin. Mobil dapat bergerak karena
mempunyai tenaga. Sumbernya berasal dari tenaga panas hasil pembakaran
bahan bakar di dalam silinder yang diubah menjadi kerja mekanik.
Pembakaran ini mengakibatkan kenaikan suhu yang tinggi. Apabila keadaan
ini tidak mendapatkan pendinginan yang baik, maka suhu pembakaran ini
akan mempengaruhi suhu kerja mesin secara keseluruhan. Agar kerja mesin
tidak terganggu, dalam mesin terutama yang penggunaannya cukup lama atau
pada kendaraan mobil selalu di pasang radiator. Fungsi Radiator adalah untuk
membuang panas mesin ke lingkungan agar kerja mesin tidak terganggu atau
rusak karena “over heat” atau kelebihan panas.
Sistem pendinginan pada mesin berfungsi sebagai pelindung mesin dengan
cara menyerap panas. Panas mesin dihasilkan dari pembakaran bahan bakar
dalam silinder. Panas tersebut merupakan suatu hal yang sengaja diciptakan
untuk menghasilkan tenaga, namun jika dibiarkan akan menimbulkan panas
yang berlebihan (over heating effect). Panas yang berlebihan itu menjadi
penyebab berubahnya sifat–sifat mekanis serta bentuk dari komponen mesin.
Sifat serta komponen mesin bila telah berubah akan menyebabkan kinerja
mesin terganggu dan mengurangi umur mesin. Suhu mesin harus distabilkan
dengan cara dibantu oleh air pendingin yang melalui radiator sehingga suhu
kerja mesin dapat dipertahankan. (Maleev, 1982 ).
Radiator digunakan pada kendaraan yang memiliki kapasitas silinder yang
cukup besar dengan memberikan pipa atau saluran pada badan mesin
pompa radiator. Perangkat radiator terdiri dari saluran cairan pendingin
masuk dan keluar mesin, kipas pendingin yang dipasang di depan atau di
belakang sirip pendingin, tangki cadangan cairan pendingin radiator dan
cairan pendingin radiator.
Cairan pendingin pada radiator ini mempunyai peran yang sangat penting
dalam membuang panas mesin ke lingkungan, agar mesin dapat tetap bekerja
pada suhu yang optimal yang berdampak pada penghematan bahan bakar.
Namun keuntungan-keuntungan tersebut terjadi jika sistem pendinginan pada
mesin mobil bekerja secara maksimal dalam mendinginkan mesin.
Sebaliknya terkadang radiator tidak berfungsi secara optimal. Banyak faktor
yang mempengaruhinya seperti kipas yang tidak berputar, sirkulasi air yang
tidak lancar dan sebagainya. Kondisi ini berakibat radiator berfungsi tidak
efektif. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menigkatkan efektifitas
kerja radiator diantaranya: (Subroto, 2004) telah melakukan penelitian
mengenai pengaruh coolant terhadap pelepasan kalor pada pendinginan
mesin. (Adam, 2006) telah melakukan penelitian mengenai pengaruh
kecepatan aliran udara terhadap efektifitas radiator. (Murti, 2008) melakukan
penelitian mengenai laju pembuangan panas pada radiator dengan fluida
campuran 80% air dan 20% RC (Radiator Coolant) pada rpm konstan.
Dari uraian-urainan tersebut diatas, untuk lebih mengetahui
fenomena-fenomena yang terjadi pada proses pendinginan mesin mobil, maka penulis
yang dilengkapi dengan alat pengatur putaran mesin dan hembusan angin
radiator yang terintregasi.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah
1. Membuat suatu alat uji radiator skala laboratorium
2. Membuat mekanisme pengatur putaran mesin (rpm) dan debit aliran udara
luar yang berhembus ke radiator secara terintregasi.
C. Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka ruang lingkup penelitian ini diberikan
batasan-batasan masalah sebagai berikut:
1. Tidak membahas tentang perpindahan panas yang terjadi dari mesin ke
fluida dalam radiator.
2. Tidak memperhitungkan korosi pada sistem pendingin mesin.
3. Tidak memperhitungkan prestasi mesin.
4. Debit aliran air sesuai pompa yang sudah terpasang pada mesin mobil.
D. Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini disusun menjadi lima Bab. Adapun sistematika
penulisannya adalah sebagai berikut:
I. PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan latar belakang penelitian tugas akhir, tujuan
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini diuraikan tinjauan pustaka yang dijadikan sebagai landasan
teori untuk mendukung penelitian ini.
III. METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini dijelaskan metode tentang langkah-langkah, Alat dan bahan
yang digunakan untuk mencapai hasil yang di harapkan.
VI. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini diuraikan hasil dan membahas yang diperoleh dari
penelitian yang telah dilakukan.
V. SIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini disimpulkan hasil dan pembahasan sekaligus memberikan
saran yang dapat menyempurnakan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Berisikan literatur-literatur atau referensi yang diperoleh penulis untuk
mendukung penyusunan laporan ini.
LAMPIRAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Radiator
Radiator memegang peranan penting dalam mesin otomotif (misal mobil).
Radiator berfungsi untuk mendinginkan mesin. Pembakaran bahan bakar
dalam silinder mesin menyalurkan energi panas kedalam bentuk tenaga putar.
Tetapi energi panas dari bahan bakar tidak sepenuhnya dapat dikonversikan
kedalam bentuk tenaga. Hanya kurang lebih 25% dari energi yang
dikonversikan menjadi tenaga. Kurang lebih 45% dari energi panas hilang
menjadi gas buang atau gesekan dan 30% diserap oleh mesin itu sendiri.
Panas yang diserap oleh mesin harus dikeluarkan ke udara sekeliling. Jika
tidak maka akan menyebabkan mesin menjadi kelebihan panas dan akhirnya
rusak. Sistem pendingan dipasang untuk mendinginkan mesin agar tidak
kelebihan panas. Pendingan mesin biasanya menggunakan sistem
pendinginan udara atau pendinginan air.
Pada umumnya mesin otomotif menggunakan sistem pendinginan air. Sistem
pendinginan air lebih sulit dan lebih mahal dari pada sistem pendinginan
udara. Tetapi sistem pendinginan air mempunyai beberapa keuntungan. Air
pendingin mesin aman sebab ruang pembakaran dikelilingi oleh air pendingin
(air ditambah macam - macam adiktif), yang juga sebagai peredam suara.
di depan dan berada di dekat mesin atau pada posisi tertentu yang
menguntungkan bagi system pendinginan. Hal ini bertujuan agar mesin
mendapatkan pendinginan yang maksimal sesuai yang dibutuhkan mesin.
(heri-tugasakhir.blogspot.com).
B. Sistem Pendinginan Mesin
Motor bakar dalam operasionalnya menghasilkan panas yang berasal dari
pembakaran bahan bakar dalam silinder. Panas yang dihasilkan tadi tidak
dibuang akibatnya komponen mesin yang berhubungan dengan panas
pembakaran akan mengalami kenaikan temperatur yang berlebihan dan
merubah sifat-sifat serta bentuk dari komponen mesin tersebut. Sistem
pendinginan diperlukan untuk mencegah terjadinya perubahan tersebut.
Sistem pendinginan yang biasa digunakan pada motor bakar ada dua macam
yaitu : (Maleev, 1982)
1. Sistem Pendinginan Udara (Air Cooling System)
Pada Sistem pendinginan jenis udara, panas yang dihasilkan dari
pembakaran gas dalam ruang bakar dan silinder sebagian dirambatkan
keluar dengan menggunakan sirip-sirip pendingin yang dipasangkan di
bagian luar dari silinder dan ruang bakar. Panas yang dihasilkan ini
selanjutnya diserap oleh udara luar yang memiliki temperatur yang jauh
lebih rendah daripada temperatur pada sirip pendingin. Bagian mesin yang
memiliki temperatur tinggi memiliki sirip pendinginan yang lebih panjang
daripada sirip pendingin yang terdapat di sekitar silinder yang
sirip-sirip pendingin harus berbentuk aliran atau harus mengalir, hal ini
dimaksudkan agar temperatur udara sekitar sirip lebih rendah sehingga
penyerapan panas tetap berlangsung secara baik. Untuk menciptakan
keadaan itu maka aliran udara harus dibuat dengan jalan menciptakan
gerakan relatif antara sirip dengan udara. Keadaan ini dapat ditempuh
dengan cara menggerakkan sirip pendingin atau udaranya. Ada dua
kemungkinan: apabila sirip pendingin yang digerakkan berarti mesinnya
bergerak seperti mesin -mesin yang dipakai pada sepeda motor secara
umum. Untuk mesin-mesin yang secara konstruksi diam/stasioner dan
mesin-mesin yang penempatannya sedemikian rupa sehingga sulit untuk
mendapatkan aliran udara, udara yang dibutuhkan diciptakan dengan cara
dihembuskan oleh blower yang dihubungkan langsung dengan poros
engkol hasil putaran akibat langkah kerja siklus motor bakar.
Penghembusan udara oleh blower hasil putaran poros engkol juga akan
menciptakan aliran udara yang sebanding dengan kecepatan mesin
sehingga pendinginan sempurna dapat terjadi pada mesin tersebut.
(Maleev, 1982)
2. Sistem pendinginan Air (Water Cooling System)
Sistem pendinginan air panas yang berasal dari pembakaran gas dalam
ruang bakar dan silinder sebagian diserap oleh air pendingin yang
bersirkulasi melalui dinding silinder dan ruang bakar. Keadaan ini dapat
terjadi karena adanya mantel air pendingin (water jacket). Panas yang
diserap oleh air pendingin pada mantel-mantel air selanjutnya akan
berada pada water jacket maka air itu cenderung akan mendidih dan
menguap. Hal tersebut sangat merugikan, oleh karena itu untuk
menghindarinya air tersebut disirkulasikan. Air yang memiliki temperatur
yang masih dingin dialirkan mengganti air yang memiliki temperatur lebih
panas dengan kata lain air yang lebih panas dialirkan keluar. (Maleev,
1982)
C. Sirkulasi Pendingin Air
Sirkulasi Pendingin Air secara garis besar ada 2 macam, yaitu:
1. Sirkulasi Alam (Natural Circulation)
Sistem pendinginan pada sirkulasi jenis ini, akan terjadi dengan sendirinya
yang diakibatkan perbedaan berat jenis air panas dengan yang masih
dingin, dimana air yang telah panas berat jenisnya lebih rendah daripada
air yang masih dingin. Contohnya motor diesel selinder tunggal-horisontal
berpendingin air. Pada saat air dalam tangki dipanaskan, maka air yang
telah panas akan menempati bagian atas dari tangki dan mendesak air yang
berada di atasnya segera mengalir ke pipa, air yang mengalir memasuki
bagian bawah dari tangki dimana setelah dipanaskan air akan mengalir ke
atas. (Maleev, 1982)
Air yang berada di dalam tangki pada mesin disamakan dengan air yang
berada pada mantel-mantel air. Panas diambil dari panas hasil pembakaran
di dalam silinder. Radiator dipakai untuk mengubah temperatur air
air yang berada di dalam mantel-mantel air dipanaskan oleh hasil
pembakaran di dalam ruang bakar dan silinder sehingga air tadi akan
menyerap panas dan temperaturnya akan naik mengakibatkan turunnya
berat jenis sehingga air tadi akan didesak ke atas oleh air yang masih
dingin dari radiator. Air yang panas akan mengalir dengan sendirinya ke
bagian atas radiator dimana selanjutnya temperaturnya akan turun karena
telah dibuang sebagian oleh radiator. Pada saat yang bersamaan dengan
turunnya air pada radiator juga terjadi pembuangan panas yang besar
sehingga mempercepat turunnya air pada radiator. Turunnya air akan
mendesak air yang telah panas dari mesin keradiator bagian atas.
2. Sirkulasi dengan tekanan
Sirkulasi jenis ini hampir sama dengan sirkulasi jenis aliran hanya saja
pada sirkulasi ini ditambahkan tekanan untuk mempercepat terjadinya
sirkulasi air pendingin, pada sistem ini ditambahkan pompa air. Pompa air
ini ada yang ditempatkan pada saluran antara radiator dengan mesin
dimana air yang mengalir ke mesin ditekan oleh pompa, ada juga yang
ditempatkan pada saluran antara mesin dengan radiator.
Sirkulasi jenis ini banyak digunakan pada mesin-mesin mobil karena dapat
berlangsung dengan sempurna dan air yang berada di dalam mantel-mantel
air tetap dalam keadaan penuh tanpa ada gelembung udara. Pada sirkulasi
jenis ini kecenderungan air untuk mendidih sangatlah kecil sekali karena
tekanannya melebihi tekanan atmosfir yang berarti titik didihnya akan
D. Cara Kerja Radiator
Sistem sirkulasi sistem pendingin mesin dengan medium air adalah sebagai
berikut: Ketika mesin baru akan dihidupkan (biasanya di pagi hari), suhu air
pada radiator berkisar pada suhu ruang yaitu sekitar 23 0C. Ketika mesin
dinyalakan, air yang berada di dalam blok mesin bersirkulasi dengan bantuan
pompa (water pump) melewati selang by pass tanpa melewati radiator.
Karena lubang air menuju radiator masih ditutup oleh termostat, sementara
itu lubang by pass yang letaknya berseberangan dengan lubang menuju
radiator terbuka memungkinkan water pump mengalirkan air yang keluar dari
blok mesin untuk kembali masuk ke dalam blok mesin untuk mendinginkan
silinder, oli mesin dan kepala silinder. Fase ini disebut sebagai fase
pemanasan dimana air yang bersirkulasi di dalam blok mesin sengaja tidak di
dinginkan agar suhu kerja mesin, berkisar di 850-900 C cepat tercapai.
Ketika mesin mencapai suhu kerja, temperatur air pada sistem sirkulasi fase
pendinginan pun naik hingga 850-900 C. Ketika air dengan temperatur
tersebut sampai ke rumah thermostat, thermostat yang oleh pabrikan diset
untuk membuka pada suhu antara 850-900 C membuka, sehingga
memungkinkan air dari blok mesin masuk ke radiator. Dengan membukanya
thermostat, ujung dari thermostat tersebut menutup lubang by pass yang
berseberangan dengan jalur keluar air. Dengan tertutupnya lubang by pass
tersebut juga memungkinkan pompa air (water pump) untuk memompa air
dari dalam radiator untuk menjaga temperatur kerja dari mesin tersebut. Air
bantuan tiupan angin dari fan, baik mekanik maupun elektrik. Fase ini disebut
fase pendinginan. Di saat mesin berkerja pada putaran rendah, suhu kerja
mesin turun dari 85 °C, maka otomatis thermostat kembali menutup untuk
menjaga temperatur air tidak berkurang dari suhu kerja mesin, dan akan
membuka kembali ketika suhu tersebut tercapai kembali. Kedua fase ini
berpindahan secara bergantian bergantung dari temperatur mesin itu sendiri.
(fahrurroziteknologi.blogspot.com).
E. Komponen - Komponen Sistem Pendinginan Air
Sistem pendinginan air memiliki bagian-bagian yang bekerja secara integrasi
satu dengan yang lainnya, komponen-komponen tersebut akan bekerja untuk
mendukung kerja sistem pendinginan air, antara lain :
1. Radiator
Radiator adalah alat yang berfungsi untuk mendinginkan air yang telah
menyerap panas dari mesin dengan cara membuang panas air tesebut
melalui sirip-sirip pendinginnya. (Suprapto, 1999)
Konstruksi radiator terdiri dari:
a. Tangki atas
b. Inti radiator
c. Tangki Bawah
Gambar 1. Konstruksi radiator
2. Pompa Air
Alat ini berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin dengan jalan
membuat perbedaan tekanan antara saluran isap dengan saluran tekan yang
terdapat pada pompa. Jenis pompa air yang digunakan ialah pompa air
sentrifugal. Pompa ini dapat berputar karena digerakkan oleh mesin
melalui tali kipas (V - Belt). (Suprapto, 1999)
Gambar 2. Pompa air
3. Kipas
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara pada inti radiator agar panas
yang terdapat pada inti radiator dapat dirambatkan dengan mudah ke
udara. Pemasangan kipas biasanya dibagian depan dari poros pompa air
sehingga putaran kipas sama dengan putaran pompa air yang selanjutnya
menyebabkan aliran udara sesuai dengan putaran mesin. Untuk
pengaliran udara yang dapat menyerap panas dari radiator, maka besar dan
jumlah daun kipas dibuat sesuai dengan kebutuhan mesin untuk
menghasilkan angin. (Remling, 1981)
Kipas pada konstruksi yang lain ada kalanya digerakkan menggunakan
motor listrik, hal ini untuk mencegah terjadinya over cooling. Kerja dari
motor listrik ini tergantung pada temperatur air pendingin yang mengatur
aliran arus listrik dari baterai ke motor. Cara kerja dari sistem ini ialah
apabila temperatur air pendingin naik mencapai 93° maka arus listrik akan
mengalir yang mengakibatkan kipas akan berputar, dalam proses kerjanya
sistem ini dilengkapi dengan relay dan water temperatur switch sebagai
kontrol pengendalinya. Efek pendinginan yang maksimal terjadi pada jarak
pemasangan radiator terhadap kipas pendingin yang berdekatan,
hal ini timbul dikarenakan volume udara yang dihasilkan oleh kipas
pendingin akan semakin besar. Jarak pemasangan radiator itu sendiri
berpengaruh pada proses pendinginan. (Suprapto, 1999)
Gambar 3. Bentuk daun kipas
4. Katup Termostat
Secara ideal air pendingin bersirkulasi apabila suhu ideal mesin telah
suhu masih rendah maka suhu air pendingin sukar mencapai idealnya.
Untuk tujuan tersebut maka pada sistem pendingin dilengkapi dengan
katup thermostat yang berfungsi sebagai penahan air pendingin pada suhu
rendah dan membuka saluran air pendingin dari mesin ke radiator dan ke
mesin pada saat mesin telah mencapai suhu idealnya. Pemasangan katup
ini biasanya pada saluran air keluar dari mesin ke radiator yang
dimaksudkan agar lebih mudah untuk melakukan proses kerjanya. Cara
kerja dari katup thermostat ini ialah pada saat air pendingin suhunya masih
rendah katup akan tetap pada posisi tertutup apabila temperatur air
pendingin mulai naik sekitar 80°C sampai dengan 90°C lilin di dalam
katup thermostat akan memuai dan menekan karet, keadaan ini akan
mengubah bentuk dan menekan poros katup sehingga akan membuat
posisi katup menjadi terbuka. Untuk mengatasi tekanan air yang
berlebihan pada saat katup thermostat masih tertutup, maka dibuatkan
saluran pintas (by pass passage) ke saluran pompa air. (Remling, 1981)
5. Mantel Pendingin
Mantel pendingin dapat digambarkan secara sederhana sebagai sebuah
ruangan yang berada disekeliling silinder mesin dan kepala silinder mesin.
Keberadaan bagian ini berfungsi untuk mendinginkan silinder dan kepala
silinder mesin. Proses pertukaran panas berlangsung pada bagian ini,
dimana panas yang berada pada silinder dan kepala silinder mesin akan
diserap oleh air yang bersirkulasi melewati bagian mantel air ini. Mantel
pendingin ini secara konstruksi berhubungan dengan tangki radiator.
(Maleev, 1982)
F. Cairan Pendingin
Fluida atau cairan pendingin yang biasa dipakai ialah air. Fluida ini dalam
proses pendinginan akan bergerak atau disirkulasikan untuk mengambil panas
yang berasal dari pembakaran bahan bakar dalam silinder mesin yang
kemudian akan didinginkan pada radiator. Namun sebagai media penyerap
panas, air ini mempunyai beberapa efek yang merugikan, antara lain:
1. Air nantinya akan menimbulkan endapan kotoran pada saluran pendingin
dan water jacket, kerusakan itu dapat berbentuk korosi/karat yang dalam
jangka waktu yang relatif lama akan menimbulkan kerusakan.
2. Air mempunyai sifat akan membeku pada temperatur yang rendah,
keadaan ini tentunya akan menyebabkan sirkulasi mengalami gangguan
3. Air juga berpotensi mengandung kapur yang dapat menyebabkan endapan
dalam pipa-pipa radiator. Keadaan ini tentunya akan mengakibatkan
penyumbatan pipa-pipa tersebut.
G. Efektifitas Radiator
Metode perhitungan pada penelitian ini mengunakan rumus metode efektifitas
pendinginan. Metode efektifitas mempunyai beberapa keuntungan untuk
menganalisa perbandingan berbagai jenis penukar kalor dalam memilih jenis
yang terbaik untuk melaksanakan pemindahan kalor tertentu. Efektifitas
penukar kalor (Heat Exchange Effectiveness) didefinisikan sebagai berikut :
(1)
(Holman, 1999)
Untuk perpindahan kalor yang sebenarnya (actual) dapat dihitung dari energi
yang dilepaskan oleh fluida panas/energi yang diterima oleh fluida dingin
untuk penukar kalor aliran lawan arah.
Dimana : q = laju perpindahan panas
= laju aliran fluida panas
= laju aliran fluida dingin
= kalor spesifik fluida Panas
= kalor spesifik fluida dingin
= suhu masuk fluida panas
= suhu masuk fluida dingin
= suhu keluar fluida dingin
Untuk menentukan perpindahan kalor maksimum bagi penukar kalor itu
harus dipahami bahwa nilai maksimum akan didapat bila salah satu fluida
mengalami perubahan suhu sebesar beda suhu maksimum yang terdapat
dalam penukar kalor itu, yaitu selisih suhu masuk fluida panas dan fluida
dingin.
Fluida yang mungkin mengalami beda suhu maksimum ini ialah yang laju
aliran fluida dinginnya minimum, syarat keseimbangan energi bahwa energi
yang diterima oleh fluida yang satu mesti sama dengan energi yang dilepas
oleh fluida yang lain. Jika fluida yang mengalami nilai laju aliran fluida
dinginnya lebih besar yang dibuat, maka mengalami beda suhu yang lebih
besar dari maksimum, dan ini tidak dimungkinkan. Jadi perpindahan kalor
yang mungkin dinyatakan sebagai:
=( ) ( masuk - masuk )………..(3 )
Perhitungan efektifitas dengan fluida yang menunjukkan nilai fluida
pendingin yang minimum, untuk penukar kalor lawan arah maka:
Secara umum efektifitas dapat dinyatakan secara umum sebagai:
Jika fluida dingin adalah fluida minimum, maka:
(
7)
Penyederhanaan rumus di atas dilakukan dengan alasan bahwa penelitian inihanya mengambil data berdasarkan suhu yang bekerja tanpa
memperhitungkan nilai m (laju aliran massa) dan c (kalor spesifik).
H. ALIRAN FLUIDA
Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir bisa berupa cairan atau gas.
Pemakaian mekanika kepada medium kontinu, baik benda padat maupun
fluida adalah didasari pada hukum gerak Newton yang digabungkan dengan
hukum gaya yang sesuai.
Salah satu cara untuk menjelaskan gerak suatu fluida adalah dengan
membagi -bagi fluida tersebut menjadi elemen volume yang sangat kecil yang
dapat dinamakan partikel fluida dan mengikuti gerak masing-masing partikel
ini. Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi
tabung aliran, bila aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap
tidak berubah bentuknya dan fluida yang pada suatu saat berada didalam
sebuah tabung akan tetap berada dalam tabung ini seterusnya. Kecepatan
aliran di dalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan mempunyai
besar berbanding terbalik dengan luas penampangnya. (wikipedia prinsip
Debit aliran yang dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran yang
melalui saluran terbuka dimana rumus debit aliran.
Q = A . v (
8)
Dimana : Q adalah debit aliran (m3/s)
v adalah kecepatan aliran (m/s)
A adalah luas penampang (m2)
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Desember 2012 - April 2013 di
Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Lampung.
B. Alat dan bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Radiator
Radiator yang digunakan adalah radiator mobil L300 diesel.
Gambar 5. Radiator L 300
2. Kipas(Fan)
Kipas ini berukuran diameter 30 cm dengan jumlah daun kipas 3 buah.
3. Regulator
Fungsi regulator adalah mengatur besar arus listrik yang masuk kedalam
rotor coil sehingga tegangan yang dihasilkan oleh alternator tetap constant
(sama) menurut harga yang telah ditentukan walaupun putarannya
berubah-ubah.
Gambar 7. Regulator
4. Klem
Klem digunakan untuk mengikat sambungan pipa ke radiator
Gambar 8. Klem selang
5. Lem
Lem digunakan untuk menempelkan sambungan pipa
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Thermometer
Thermometer digunakan sebagai alat untuk mengukur temperatur air
pendingin, di pasang pada aliran masuk dan aliran keluar radiator masing–
masing 1 buah. Digunakan untuk mengukur suhu masuk dan keluar aliran
air radiator, dengan spesifikasi :
a. Jenis Thermometer : Raksa
b. Jangkauan skala (range) : 0°sampai dengan 150°C.
2. Anemometer
Anemometer digunakan sebagai alat untuk mengukur kecepatan angin dan
juga dapat menjadi alat untuk menunjukkan arah angin, dengan spesifikasi
sebagai berikut:
a. Knot : 0,8 – 58,3
b. Meter / sekon : 0, – 30,00
c. Feet / minutes: 80 – 5910
d. Km / hour: 1,4 – 108,00
3. Tachometer
Tachometer digunakan sebagai alat untuk mengukur putaran mesin,
khususnya jumlah putaran yang dilakukan oleh sebuah poros dalam satu
satuan waktu dan sering digunakan pada peralatan kendaraan. Biasanya
memiliki layar yang menunjukkan kecepatan putaran per menitnya.
a. RPM range : 2 to 99,999rpm
b. Ketepatan : ±0.05%
4. Kunci pas dan ring
Kunci pas dan kunci ring digunakan sebagai alat untuk mengencangkan
dan melepas baut dan mur.
5. Obeng
Obeng digunakan sebagai alat untuk melepas sekrup dari komponen
komponen kendaraan.
C. Prosedur Penelitian
Penelitian yang telah dilakukan dengan mengambil data di lapangan dan di
laboratorium motor bakar teknik mesin. Prosedur penelitian selengkapnya
Diagram Alir Metode Penelitian
Gambar 10. Diagram alir metode penelitian Mulai
Studi Literatur
Pengambilan Data di Lapangan Rpm Dan Kecepatan Udara
Merakit Alat
Penginstalan Alat Uji Radiator Dengan Pengatur Putaran Mesin Dan Wind Blower
Pengujian Radiator Tester Dengan Pengkondisian Data Di lapangan
1. Pada penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu:
1. Studi literatur
Pada penelitian ini dilakukan studi literature mengenai sistem pendingin
mesin mobil L300 diesel untuk menunjang teori dalam penelitian.
2. Pengambilan data lapangan
Pengambilan data lapangan menggunakan mobil L300 diesel, untuk
mencari nilai rata- rata hembusan udara yang berhembus ke dinding
depan radiator dengan melihat putaran mesin dari 1000, 1500 dan 2000.
2. Pembuatan radiator tester L300 diesel
Membuat radiator tester sistem pendingin mobil L300 diesel yang akan
diuji.
3. Pengujian radiator tester L300 diesel
Menguji mesin dan sirkulasi air pada sistem pendingin dapat berjalan
normal.
3. Membuat alat mekanisme.
Membuat alat pengatur putaran mesin dan wind blower.
4. Pengujian alat mekanisme
Menguji alat mekanisme pengatur putaran mesin dan wind blower.
5. Penginstalan alat uji radiator tester dengan pengatur putaran mesin dan
wind blower.
Merakit alat menjadi satu ke mesin L300 diesel yang dilengkapi alat
6. Pengujian hasil alat mekanisme
Pengujian alat yang sudah di rakit menjadi satu ke mesin L300 diesel
yang sesuai data di lapangan.
7. Pengolahan data
Data-data dari hasil pengujian kemudian dianalisa untuk memperoleh
data yang sesuai dengan di lapangan.
8. Penulisan laporan.
Penulisan laporan adalah akhir dari penelitian ini.
D. Prosedur Pengambilan Data
1. Data di lapangan
Adapun hal-hal dalam pengambilan data di lapangan sebagai berikut:
a. Hidupkan mesin mobil dalam kondisi normal.
b. Catat data dengan melihat indikator di dashboard mobil pada 1000 rpm,
1500 rpm dan 2000 rpm.
c. Catat kecepatan debit aliran udara pada setiap 1000 rpm, 1500 rpm dan
2000 rpm dan keadaan mobil berjalan konstan.
Tabel 1. Contoh tabel pengambilan data lapangan
No. Putaran Mesin (rpm)
V Udara
(m/s) Rata-rata
Speedometer (km/jam)
2. Data di laboratorium motor bakar
Adapun hal-hal dalam pengambilan data di laboratorium sebagai berikut:
a. Siapkan alat dan bahan serta rangkai alat uji sesuai dengan skema.
Gambar 11. Skema alat uji radiator
b. Masukkan fluida pendingin ke dalam radiator dan yakinlah terisi penuh.
c. Atur putaran mesin dan regulator wind blower sesuai yang dilakukan
saat uji di lapangan.
d. Catat temperatur fluida pendingin pada saat masuk dan keluar radiator
e. Data yang diperoleh dicatat dalam tabel berikut ini. 2
Tabel 2. Contoh tabel pengambilan data di laboratorium
2. V udara : Kecepatan udara yang menumbuk radiator
3. : suhu aliran udara depan radiator
5. : suhu air yang masuk ke radiator
6. : suhu air yang keluar ke radiator
7. ε : Nilai efektifitas radiator
E. Pengolahan Data
Setelah pengujian dilakukan, data yang diperoleh digunakan untuk
mengetahui unjuk kerja alat pendingin air pada mesin mobil L300 diesel.
Adapun besaran - besaran unjuk kerja alat pendingin air pada mesin mobil
L300 diesel yang dihitung adalah:
ε : Nilai efektifitas radiator
Dihasilkan dari perbandingan suhu udara dengan suhu air
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka peneliti dapat menyimpulkan
sebagai berikut:
1. Pembuatan alat uji radiator skala laboratorium dapat berfungsi dengan
baik, hal ini ditandai dengan kestabilan data nilai efektifitas radiator.
2. Penempatan alat penghembusan udara, dipasang berada di depan radiator
dengan jarak 30 cm, menggunakan motor listrik type JY IB-2, 2880 rpm
1/2hp dengan jumlah daun kipas 3 buah.
3. Pada alat mekanisme putaran mesin setiap kenaikan dari 0-1°, yaitu
100 rpm
4. Alat penurun tegangan listrik menggunakan regulator manual dengan daya
input 110/220 volt, output 0-240 volt dan 50-60 Hz buatan jepang, merk
matsunaga
5. Pembuatan alat uji radiator skala laboratorium menggunakan mesin L300
diesel, dengan hasil pengujian nilai efektifitas radiator terendah pada
putaran mesin 1000 rpm tanpa hembusan udara luar dengan nilai rata-rata
yaitu 0,483 dan nilai tertinggi pada putaran mesin 1500 rpm dengan
B. Saran
Adapun saran-saran yang ingin penulis sampaikan untuk penelitian yang lebih
baik adalah:
1. Radiator Tester Engine Stand masih banyak kekurangan, sehingga
membutuhkan juga banyak penyempurnaan. Penyempurnaan yang
diharapkan ialah pada bagian yang memerlukan ketahanan panas yang
lebih tinggi, mengingat alat ini dioprasikan untuk fluida dengan suhu yang
relatif lebih tinggi dan mengganti thermometer batang mejadi thermometer
digital agar hasilnya lebih akurat.
2. Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut, misalnya dengan
mengubah variasi rpm, hembusan udara dan mengganti jenis fluida
DAFTAR PUSTAKA
Adam, Lukman Bani., Pengaruh Kecepatan Aliran Udara Terhadap Efektifitas Radiator, Skripsi, Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang, 2006.
Frank Incropera. 1990. Foundamentals of Heat and Mass Transfer. John Willey & Son,Inc. New York.
J.P. Holman, Perpindahan Kalor, Diterjemahkan oleh E. Jasjfi, Penerbit Erlanga, Jakarta, 1997.
Maleev NL. 1982. Internal Combustion Engine. Mc Graw Hill.
Murti, Made Ricki., Laju Pembuangan Panas Pada Radiator Dengan Fluida Campuran 80% Air Dan 20% RC Pada Rpm Konstan, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol. 2 No. 1, Juni 2008..
Remling John. 1981. Basics. John Willey & Son,Inc. New York.
Suprapto Olin. 1999. Motor Bakar. Angkasa: Bandung.
Subroto., Sartono Putro., Pengaruh Coolant Terhadap Pelepasan Kalor pada Pendinginan Mesin, Jurnal Teknik Gelagar Vol. 15 No. 2, Oktober 2004.
Fahrurrozi. http://fahrurrozi-teknologi.blogspot.com. Diakses pada 12 April 2012.
