PANDUAN PRAKTIKUM PENGUJIAN PRESTASI MESIN

PANDUAN PRAKTIKUM

PENGUJIAN PRESTASI MESIN

Disusun untuk Memandu Pelaksanaan Matakuliah

MS4240 Praktikum Pengujian Mesin

Penyunting: Dr. Ir. I Made Astina

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI 1

ATURAN DAN TATA TERTIB

1. Dosen Penanggung jawab dan Aturan Pelaksanaan Matakuliah MS4240 Praktikum Pengujian Mesin

2

2. Aturan Kelulusan Matakuliah 2

3. Asisten dan Peran 3

4. Modul Praktikum dan Tempat Praktikum 3

5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan 4

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai 4

7. Penilaian Modul Praktikum 4

MODUL-MODUL PRAKTIKUM

I Pengujian Mesin Pendingin 5

II Pengujian Pompa Sentrifugal 18

III Pengujian Turbin Kaplan 25

IV Pengujian Kompresor Torak 31

V Pengujian Motor Bensin 40

VI Pengujian Motor Diesel 47

ATURAN DAN TATA TERTIB

1. Dosen Penanggung-jawab

• Ir. I Nengah Diasta, M.T.

Koordinator dan Penanggung jawab Modul Pengujian Pompa Sentrifugal, Pengujian Turbin Kaplan, dan Pengujian Kompresor Torak

• Dr. Ir. I Made Astina

Penanggung jawab Modul Pengujian Mesin Pendingin • Dr. Ir. Arief Haryanto

Penanggung jawab Modul Pengujian Motor Bensin dan Diesel

2. Aturan Kelulusan Matakuliah

• Peserta yang tidak mengikuti salah satu modul praktikum dari modul yang diwajibkan, peserta dinyatakan tidak lulus (nilai E).

• Peserta yang berhalangan untuk mengikuti praktikum sebuah modul, harus menghubungi Dosen penanggung jawab modul tersebut guna mengikuti praktikum susulan dan akan diikutsertakan pada kelompok yang lain. • Peserta hanya dapat diberikan kesempatan praktikum susulan bila ada

alasan-alasan yang rasional dan pemberitahuan secara tertulis diberikan paling lambat pada hari pelaksanaan praktikum modul yang tidak dapat diikuti.

• Untuk pengambilan ulang matakuliah praktikum, mahasiswa yang telah pernah mengambil dan/atau tidak lulus, harus mengambil ulang seluruh modul yang diwajibkan dalam matakuliah MS4240 praktikum pengujian mesin.

• Penentuan nilai akhir matakuliah praktikum ini dilakukan bila peserta telah mengikuti semua modul yang diwajibkan. Nilai dihitung dengan

akhir semester.

3. Asisten dan Peran

• Asisten adalah mahasiswa tingkat akhir yang sedang mengerjakan tugas sarjana di laboratorium yang menyelenggarakan modul-modul praktikum dalam matakuliah praktikum ini dan tidak sedang mengambil matakuliah praktikum ini.

• Asisten berperan untuk membantu penyelenggaraan praktikum dengan tetap di bawah koordinasi tanggung jawab dosen penanggung jawab. • Penundaan praktikum hanya diperbolehkan dengan alasan-alasan yang

masuk akal.

• Asisten hanya boleh menunda praktikum bila mendapatkan ijin dari dosen penanggung jawab.

4. Modul Praktikum dan Tempat Praktikum

No. Modul Praktikum Tempat Praktikum

1 Pengujian Mesin Pendingin Lab Teknik Pendingin 2 Pengujian Pompa Sentrifugal Lab Mesin-Mesin Fluida 3 Pengujian Turbin Kaplan Lab Mesin-Mesin Fluida 4 Pengujian Kompresor Torak Lab Mesin-Mesin Fluida 5 Pengujian Motor Bensin Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi 6 Pengujian Motor Diesel Lab Motor Bakar dan Sistem Propulsi

5. Aturan Penulisan dan Penyerahan Laporan

• Laporan dibuat oleh setiap praktikan. Laporan dibuat dengan tulis tangan

dan format laporan yang mudah dimengerti, jelas, dan singkat.

• Laporan diserahkan paling lambat 5 hari setelah praktikum pada pukul 15.00.

• Laporan diserahkan berkelompok dan dikumpulkan di Lab Teknik Pendingin dan ketika menyerahkan laporan, peserta wajib meminta tanda terima.

6. Pengambilan Laporan dan Penyerahan Nilai

• Asisten Pengawas mengambil laporan langsung ke Lab Pendingin.

• Hasil Penilaian wajib diserahkan paling lambat 7 hari dihitung dari hari batas akhir laporan praktikum peserta diserahkan. Laporan dibuat oleh setiap praktikan. Laporan dibuat dengan tulis.

7. Penilaian Modul Praktikum

Penilaian setiap modul praktikum pada peserta meliputi: kesiapan praktikum, keaktifan dan ketrampilan serta hasil praktikum yang diserahkan dalam bentuk Laporan praktikum.

I. PENGUJIAN MESIN PENDINGIN

1. TUJUAN

‰ Untuk memahami cara kerja sistem mesin pengujian kompresi uap dengan

berbagai teknik pengaturan yang sesuai sasaran diinginkan.

‰ Untuk menentukan karakteristik dari mesin pendingin kompresi uap. ‰ Untuk menentukan karakteristik dari pompa kalor kompresi uap.

2. INSTALASI PENGUJIAN

Komponen utama mesin pendingin kompresi uap adalah kompresor, kondensor, evaporator, dan alat ekspansi. Alat ekspansi dapat berupa katup termostatik ataupun pipa kapiler. Kompresi pada refrigeran menyebabkan kenaikan temperatur. Temperatur refrigeran di kondensor lebih tinggi dari temperatur udara sekitar kondensor menyebabkan terjadi perpindahan panas dari kondensor ke udara (dengan lain kata udara sekitar berfungsi sebagai pendingin). Temperatur refrigeran dalam kondensor turun dan terjadi proses pengembunan di dalamnya sehingga refrigeran keluar dalam kondisi cair. Kemudian refrigeran mengalir melalui alat ekspansi (katup ekspansi atau pipa) dan terjadilah penurunan tekanan. Proses idealnya dianggap iso-entalpi. Refrigeran menerima panas di evaporator dan berubah fase menjadi uap dan kemudian proses selanjutnya refrigeran dihisap oleh kompresor untuk dikompresikan ke dalam kondensor.

Dengan suatu sistem pengaturan (mekanik dan listrik) dan peralatan mekanik yang digunakan, cara kerja mesin ini dapat dibagi menjadi atas 3 sistem kerja. Ketiga sistem kerja adalah:

2.1. Sistem I

Mesin Pendingin beroperasi untuk mendinginkan air yang disirkulasikan dengan sistem pemipaan dan dikumpulkan di dalam tangki air terisolasi dengan lingkungan luar. Pada sistem ini, air dialirkan lewat penukar panas

yang berfungsi sebagai evaporator mesin pendingin, sedang kondensor didinginkan dengan pendinginan hembusan udara dari kipas (condensing unit). Sistem pendingin seperti ini sering disebut dengan sistem pendingin air (chiller).

2.2.Sistem II

Mesin pendingin bekerja untuk mendinginkan udara yang melewati koil 1 (saluran atas) dan memanaskan udara yang melewati koil 2 (saluran bawah). Pada saluran atas berfungsi sebagai evaporator dan saluran bawah berfungsi sebagai kondensor. Bila koil 1 yang menjadi perhatian kita, maka sistem ini dapat disebut sebagai sistem pendingin udara.

2.3.Sistem III

Mesin pendingin bekerja untuk memanaskan udara yang melewati koil 1 (saluran atas) dan mendinginkan udara yang melewati koil 2 (saluran bawah). Saluran atas berfungsi sebagai kondensor dan saluran bawah berfungsi sebagai evaporator. Bila koil 1 yang diperhatikan, maka sistem ini dapat disebut sebagai sistem pompa kalor.

Gambar 1. Skema Sistem Mesin Pengujian Kompresi Uap

Gambar 2. Perangkat Pengujian Mesin Pendingin

Mesin pengujian menggunakan refrigeran R-22. Kompresor yang digunakan adalah jenis kompresor hermatik, 1 fasa 220 V. Kondensor dan evaporator adalah penukar panas jenis koil bersirip. Saluran udara mempunyai penampang bujur sangkar dengan ukuran (21 cm x 18 cm). Kipas udara dipergunakan untuk mengalirkan udara pada saluran tersebut.

3. PARAMETER PENGUJIAN

Parameter-parameter yang penting dalam pengujian ini adalah: a. Laju aliran massa refrigeran (kg/s)

b. Efek pemanasan bila siklus bekerja sebagai pompa kalor (kW)

c. Efek pendinginan bila siklus bekerja sebagai mesin pendingin (kW) atau TR (Ton Refrigerasi)

d. COP dari mesin pendingin e. PF dari mesin pompa kalor

f. Laju aliran massa udara pada saluran udara kondensor, (kg/s) dan pada saluran udara evaporator (kg/s)

h. Laju aliran kalor yang diberikan oleh udara pada saluran udara evaporator (kW)

i. Faktor simpang (bypass factor, BF), dan factor sentuh (contact factor, CF) dari evaporator

4. PROSEDUR PENGUJIAN

Sebelum pengujian, semua tombol dan saklar listrik pada panel kontrol dalam posisi “off”. Periksa air distilasi untuk temperatur bola basah di kedua saluran udara (kondensor dan evaporator). Cara pengoperasian mesin tergantung pada cara kerja mesin yang dipilih.

4.1Sistem I

a. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik 1 fasa dan mampu memberikan daya sekitar 1,2 kVA.

b. Ubahlah posisi MCB (main circuit board) di panel kontrol pada posisi “on”. c. Ubah posisi saklar M1-M5 di panel kontrol pada posisi “on”.

d. Hubungkan saklar pompa Sp pada posisi “on” agar arus masuk ke kontaktor

K4 dan pompa M5 bekerja lebih dahulu (perhatikan gambar). e. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

f. Tekan tombol saklar S1 (warna hijau) posisi “on” (lampu indikator nyala). Pada langkah ini pompa air pendingin harus sedang bekerja (langkah 4), sehingga kompresor secara otomatis mulai bekerja.

4.2. Sistem II

a. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik 1 fasa dan mampu memberikan daya sekitar 1,2 kVA.

b. Ubahlah posisi MCB di panel kontrol pada posisi “on”. c. Ubah posisi saklar M1-M5 di panel kontrol pada posisi “on”. d. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

e. Tekan tombol saklar S2 (warna hijau) posisi “on” (lampu indikator nyala), sehingga kompresor dapat bekerja.

4.3. Sistem III

a. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik 1 fasa dan mampu memberikan daya sekitar 1,2 kVA.

b. Ubahlah posisi MCB di panel kontrol pada posisi “on”. c. Ubah posisi saklar M1-M5 di panel kontrol pada posisi “on”. d. Jalankan kipas pendingin unit kondesor.

e. Tekan tombol saklar S3 (warna hijau) posisi “on” (lampu indikator nyala), kompresor dapat bekerja.

f. Setelah selesai mesin digunakan, semua saklar dikembalikan ke posisi “off”, dengan tata urutan pekerjaan terbalik dengan tata cara menjalankan mesin.

5. PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

Berikut ini hal-hal penting yang diamati ataupun diukur dalam pengujian ini: a. Tekanan dan temperatur, untuk menentukan tingkat keadaan refrigeran di

beberapa stasiun penting sesuai dengan sistem yang dipilih.

b. Temperatur bola basah dan bola kering di kedua saluran udara untuk kasus sistem II dan sistem III.

c. Kecepatan aliran dengan velometer di bagian keluaran ke dua saluran udara pada beberapa titik. Hasil pengukuran diolah untuk memperoleh kecepatan rata-rata dan laju alir. Daya listrik yang digunakan dapat dilihat pada voltmeter dan amperemeter.

d. Lakukan pengujian untuk berbagai kecepatan kipas (tanyakan kepada asisten pengawas).

5.1 Konsep Faktor Sentuh dan Faktor Simpang

Udara yang mengalir dalam saluran udara melewati penukar panas tersebut dapat diidealisasikan atas 2, yaitu udara yang benar-benar menyentuh permukaan bidang penukar panas dari penukar panas dan udara yang sama sekali tidak menyentuh permukaan bidang perpindahan panas penukar panas. Perbandingan antara laju aliran massa udara benar-benar menyentuh koil dengan laju aliran massa udara total melewati koil tersebut disebut dengan Faktor Sentuh (CF,

sekali tidak menyetuh dengan laju aliran massa udara udara total melewati koil tersebut disebut dengan Faktor Simpang (BF, bypass factor)

5.2 Cara Penentuan Faktor Sentuh dan Faktor Simpang Penukar panas

Faktor sentuh dan simpang merupakan fungsi dari tingkat keadaan dan dapat dinyatakan ke dalam diagram psikrometrik. Gambar 3 menunjukkan cara mendapatkan faktor sentuh dan simpang pada proses pendinginan udara di evaporator. Adapun hubungannya adalah:

z x BF =

;

z y CF =

;

BF +CF =1 WB T 50 % m TDB x kb k z y ka P_v h * 100 % w

Gambar 3. Cara mencari BF dan CF di evaporator

5.3 Rumus-Rumus yang Digunakan dalam Perhitungan

Adapun rumus-rumus yang dipergunakan dalam perhitungan adalah: 1. Besar laju aliran massa refrigeran dihitung dengan persamaan:

4 1 eva ud ref h h Q m − = − ₍₁₎ ref

m = laju aliran massa refrigeran

eva ud−

Q = jumlah udara yang diserap dari udara di dalam saluran kondensor m⋅

4

h = entalpi jenis refrigeran yang masuk evaporator

1

h = entalpi jenis refrigeran yang keluar evaporator 2. Efisiensi kerja (kompresor hermatik)

jala jala refref all k W h h m − − = ( 1 2) , η (2) all k,

η = efisiensi kerja kompresor hermatik

jala jala

W ₋ = daya listrik yang diperlukan kompresor hermatik

1

h = entalpi jenis refrigeran masuk kompresor

2

h = entalpi jenis refrigeran keluar kompresor 3. Laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

) (h₁ h₄ m

Q_eva = _ref − (3)

eva

Q = laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

1

h = entalpi jenis refrigeran keluar evaporator

2

h = entalpi jenis refrigeran masuk evaporator 4. Laju energi yang dilepaskan refrigeran di kondensor

) (h₂ h₃ m

Q_kond = _ref − (4)

kond

Q = laju energi yang diserap refrigeran di evaporator

2

h = entalpi jenis refrigeran keluar evaporator

3

h = entalpi jenis refrigeran masuk evaporator 5. Koefisien kinerja mesin pendingin

komp eva W

Q

COP = (5) COP= koefisien kinerja mesin pendingin (coefficient of performance)

komp

W = kerja yang termanfaatkan kompresor 6. Koefisien kinerja pompa kalor:

komp kond W

Q

PF = (6)

PF= kinerja pompa kalor (performance factor)

komp

7. Laju aliran massa udara kering dalam saluran kondensor atau evaporator

A V

m_ud = ρ_{ud r} (7)

ud

m = laju aliran massa udara kering (kg/s)

ρ_ud = massa jenis udara kering pada saluran udara (kg/m3) A = luas penampang saluran udara kondensor (m2)

V_r = kecepatan rata-rata aliran udara pada saluran kondensor (m/s) 8. Laju energi yang diberikan oleh udara kepada evaporator

) ( ∗ − ∗ − −

−eva = ud eva m eva − k eva

ud m h h

Q (8)

eva ud

Q ₋ = jumlah energi yang diberikan udara di evaporator

eva ud

m ₋ = laju aliran massa udara di saluran evaporator

∗ −eva m

h = entalpi jenis udara kering yang masuk saluran udara evaporator

∗ −eva k

h = entalpi jenis udara kering yang keluar saluran udara evaporator 9. Laju energi yang diterima udara dari kondensor

) h h

( m

Q_{ud kond ud kond m kond k}∗ _kond − ∗ − − − = − (9) kond ud

Q ₋ = laju energi yang diberikan udara di kondensor

kond ud

m ₋ = laju aliran massa udara di saluran kondensor

∗ −kond k

h = entalpi jenis udara kering yang masuk saluran udara kondensor

∗ −kond k

h = entalpi jenis udara kering yang keluar saluran udara kondensor

10.Massa jenis udara yang melewati saluran udara

ud ud o ud T 293 101325 P ρ ρ = (10) ud

ρ = massa jenis udara pada tingkat keadaan p_uddan T_ud (kg/m3)

o

ρ = massa jenis udara pada tingkat keadaan standar (1 atm, 200C)

ud

p = tekanan statik udara kering (N/m2)

ud

T = temperatur mutlak udara kering, T_DB (K)

6. BF & CF EVAPORATOR

BF dan CF evaporator dapat ditentukan dari proses pola udara pada diagram psikrometrik.

7. TUGAS

a. Buktikan rumus-rumus yang dituliskan pada persamaan (1) s.d. (10) b. Tabelkan data pengujian dan hasil pengolahan data.

c. Dari hasil pengamatan buatlah:

- Proses pola dari siklus refrigerasi kompresi uap

- Proses pola dari udara pada saluran kondensor dan saluran evaporator - Tentukan faktor simpang dan faktor sentuh penukar panas yang berfungsi

sebagai evaporator (untuk sistem II atau sistem III).

d. Analisis dan bandingkan semua besaran yang terkait dalam karakteristik mesin uji untuk berbagai parameter pengujian yang telah dilakukan.

Tabel Data Pengamatan

Daya

jala-jala Siklus Kompresi Uap Saluran Udara

Kipas

1 2 3 4 Kondensor Evaporator

Masuk Keluar masuk Keluar

No

K1 K2 Volt Am

p.

p T p T p T p T

Twb Tdb Twb Tdb V Twb Tdb Twb Tdb V

Tanggal

pengujian: Kelompok:

Kondisi Udara lingkungan: p = mBar, T = K, RH = %

II. PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

1. TUJUAN

‰ Untuk mendapatkan diagram head vs debit aliran pada putaran konstan dari dua

pompa yang bekerja secara tunggal, seri atau paralel.

‰ Untuk memperoleh garis-garis iso-efisiensi untuk pompa tunggal, pompa susunan seri

atau susunan paralel.

‰ Untuk memperoleh karakteristik pompa dengan putaran yang berubah-ubah.

2. INSTALASI PENGUJIAN DAN KARAKTERISTIK POMPA

Pompa sentrifugal digunakan untuk memompa cairan atau menghasilkan head yang disebabkan oleh adanya putaran dari satu atau beberapa impeler. Pompa sentrifugal mempunyai tiga bagian utama yaitu: impeler yang menghasilkan gerak putar dari fluida,

pump casing sebagai pengarah fluida menuju impeler dan mengeluarkannya pada tekanan yang tinggi, drive yang memutarkan impeler. Ada tiga macam jenis aliran yaitu: axial flow,

radial flow dan mixed flow.

Instalasi pengujian diperlihatkan pada Gambar 1. Sejumlah katup terpasang berguna untuk mengatur sistem pompa yang akan diujikan. Sedangkan tata letak pompa pada sistem diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Tata Letak Pompa

Spesifikasi Instalasi dan Peralatan

A. Instalasi pengujian:

• Buatan: Armield Technical Education, Ltd, Ringwood-Hampshire, England

B. Pompa

• Jenis: Centrifugal closed impeller, end suction, Diameter impeller: 13 cm

C. Motor

• Buatan: Normand Electric Co, Ltd, London & Portsmouth, England • Daya: 3,0 Hp • Putaran: 2900 rpm • Tipe: Shunt • Voltage: 180 A/210 V, DC • Rating: Continue • Lengan Torsi: 0,25 m 15

Gambar 3. Karakteristik pompa

Karekteristik umum dari pompa sentrifugal diperlihatkan dalam kurva-kurva pada Gambar 3. Besar head yang akan turun bila kapasitas pompa diperbesar. Karakteristik efisiensi yang awalnya membesar ketika kapasitas aliran diperbesar dan besarnya turun lagi ketika kapasitas terus diperbesar.

3.

PENGUKURAN DAN PENGOLAHAN DATA

Tekanan total yang dihasilkan pompa akan lebih besar bila menggunakan lebih dari satu impeler yang disusun seri (multi-stage pump). Sedangkan untuk menghasilkan kapasitas yang besar sangat efisien dengan menggunakan susunan pompa yang disusun secara paralel. Ketinggian fluida yang dihasilkan oleh pompa dinamakan head. Head dinamik total pompa dihitung dengan persamaan (1).

g v g v H H H d s s d _{2 2} 2 2 − + − = (1)

dimana Hd adalah discharge head, Hs adalah suction head. Kinerja hidrolik dan mekanik pompa dinyatakan dengan efisiensi yang dihitung dengan persamaan (2).

Pompa Penggerak Daya Hidrolik Daya Efisiensi = (2)

Perubahan kapasitas, head dan daya pompa terhadap perubahan putaran dinyatakan dalam hubungan afinitas dalam persamaan-persamaan pada persamaan (3).

3 3 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 _; ; n n N N n n H H n n Q Q = = =

(3)

Gambar 4. Cara Memperolehan Kurva Karakteristik Pompa

Disamping persamaan yang telah dibahas sebelumnya, sejumlah persamaan-persamaan lain juga digunakan pengolahan hasil pengujian. Adapun persamaan-persamaan-persamaan-persamaan tersebut adalah: a. Debit aliran: ] / [m 2 15 8 _{gC h} 5/2 3 _s Q= _{e e} (4) 5765 , 0 = e C weir e h h =0,00085+ weir

h = tinggi air dalam weir meter [m]

b. Head total:

(

H H

)

1,17x105Q2 [m] H= d − s + (5) c. Daya hidrolik: [Watt] gQH N_h =ρ (6) d. Daya pompa: [Watt] 60 2 L n mg N_p = π (7) e. Efisiensi pompa: % 100 x N N p h = η (8)

4. PROSEDUR

PENGUJIAN

4.1. Pemeriksaan Sebelum Pengujian

1. Periksalah kedudukkan petunjuk alat ukur, apakah ada penyimpangan dari semestinya

2. Catatlah kedudukan petunjuk alat-alat ukur tersebut 3. Isilah bak penampung dengan air bersih secukupnya

4. Pastikan bahwa dinamometer dalam keadaan setimbang (menunjukkan angka nol) dan pergerakannya tidak terganggu oleh kabel

5. Teliti hubungan kabel antara instrument

6. Pastikan bahwa tegangan listrik yang diperlukan cocok dengan tegangan jala-jala yang akan dipakai

7. Jangan memutar pompa sebelum diisi dengan air

4.2. Menjalankan Pompa

1. Pastikan bahwa volume air tangki cukup hingga tidak akan terjadi penghisapan udara luar

2. Buka katup isap K2 dan K5 dan tutup katup K1 dan K3

3. Isi pipa hisap pompa 1 dan 2 dengan air melalui penutup P sampai penuh. Sesudah itu tutup katup K4

4. Masukkan hubungan listrik pada sistem, saklar F pada posisi on

5. Putarlah pompa dengan memutar tombol G dengan perlahan-lahan sampai kedua pengukur tekanan pipa tekan bergerak naik

6. Bukalah katup K1 dan K3, periksalah bahwa pada kedua pompa ada aliran 7. Sesudah semua udara dalam pipa keluar, tutuplah katup K1 dan K3

8. Set kedudukan masing-masing katup dan lepas kopling pompa yang tidak diperlukan sesuai dengan pengujian

9. Instalasi siap dipergunakan untuk pengujian

4.3. Pengujian Pompa Tunggal

1. Buka kopling pompa 2

2. Tutup katup C dan B, katup lainnya terbuka 3. Jalankan motor

4.4. Pengujian Pompa Seri

1. Semua kopling terpasang

2. Tutup katup K3 dan K5, katup lainnya terbuka 3. Jalankan motor

4.5. Pengujian Pompa Paralel

1. Semua kopling terpasang

2. Tutup katup K4, katup lainnya terbuka 3. Jalankan motor

5. TUGAS-TUGAS

1. Hitung besaran-besaran yang dinyatakan dalam persamaan (4) s/d (8) 2. Buat grafik-grafik dari

a. H vs Q

b. η vs Q

c. Nh vs Q

d. Np vs Q

e. Kurva iso-efisiensi

3. Buat analisis dari grafik-grafik dan besaran-besaran yang diperoleh 4. Buat kesimpulan dari pengujian yang telah dilakukan

Tabel Data Pengujian Pompa

Pengujian Pompa Tunggal Pengujian Pompa Seri Pengujian Pompa Paralel n Hs Hd m Hweir Hs [m] Hd [m] m Hweir Hs [m] Hd [m] m Hweir

[rpm]

Bukaan

III. PENGUJIAN TURBIN KAPLAN

1.

TUJUAN

‰ Untuk mengetahui cara-cara pengujian turbin Kaplan

‰ Untuk mengetahui karakteristik dan unjuk kerja dari turbin yang diuji meliputi:

ƒ Karakteristik kapasitas keluaran turbin yaitu daya keluaran pada kecepatan putar poros dan head yang konstan

ƒ Karakteristik efisiensi turbin pada kecepatan putar poros optimum dan head konstan (kurva efisiensi-kapasitas atau berubah-ubah/kurva iso-efisiensi).

2.

INSTALASI PENGUJIAN

Turbin air yang diuji ini merupakan turbin Kaplan dengan poros horisontal. Momen keluaran turbin diukur dengan dinamometer rem yang terpasang di ujung poros turbin. Besarnya ditentukan dari perbedaan posisi seimbang pegas. Posisi nol pegas harus ditentukan sebelum pengujian dilakukan. Daya turbin ditentukan dari momen keluaran dan putaran poros yang diukur dengan tachometer.

Daya poros turbin dapat diatur dengan mengubah sudut sudu-sudu turbin dan guide vane. Daya turbin diatur oleh sejumlah guide vane yang dapat digerakkan dengan batang tangan. Laju aliran air dapat dihitung dengan mengukur perbedaan tekanan. Instalasi pengujian dapat dilihat pada Gambar 1. Sejumlah katup terpasang pada instalasi dapat digunakan untuk mengatur arah aliran air.

3.

PENGOPERASIAN TURBIN

Dalam pengoperasian turbin Kaplan untuk pengujian ini, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah:

a. Operasi turbin harus selalu dilakukan dengan “maju” (daya membesar). b. Beban momen turbin diperbesar dengan mengatur beban pada pegas rem. c. Selisih tekanan pada sisi isap dan sisi masuk turbin dapat dibaca pada

manometer pipa “U”.

4.

PENGAMATAN

Data pengamatan yang diukur dalam pengujian ini dapat disusun sebagaimana diberikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Data Hasil Pengujian

n Hventury Hst

F

No α

[rpm] [mm Hg] [mm Hg] [N]

n = Putaran turbin

F = Gaya yang terukur dinamometer vent

H

∆ = Selisih tekanan pada Ventury

st H

∆ = Selisih tekanan statik pada sisi masukan dan sisi keluaran turbin

5.

PENGOLAHAN DATA DAN PERHITUNGAN

Dengan pemanfaatan persamaan-persamaan energi aliran, kontinuitas dan hidrostatika, debit aliran dapat dihitung. Berikut ini diberikan persamaan-persamaan yang diperlukan dan langkah-langkah untuk perhitungan dalam pengolahan data hasil pengujian.

Perhitungan

Data utama α = 20o

n = …………..rpm

F = ………..….N H ∆ =……….m st H ∆ = ……….m γ=………..…….N/m3 ƒ Debit aliran, Q

Debit aliran yang diukur dengan tabung Ventury dihitung dengan persamaan: 4 2 4 1 1 2 2 2 1 4 1 2 D D H g D D Q V − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = γ γ π (1) ƒ Kecepatan sudut, ω sec] / [ 60 2 rad n ⋅ ⋅ = π ω (2) ƒ Daya turbin, Np ] [Watt T N_p = ⋅ω (3)

ƒ Head turbin yang tersedia, Ht

] [ 6 , 12 H z m Ht = ⋅∆ st +∆ (4)

ƒ Daya yang tersedia, Na

] [ 2 Q H Watt N_a=γ_{H O}⋅ ⋅ _T (5) ƒ Efisiensi, η % 100 ⋅ = a p N N η (6)

Tabel 2. Pengolahan Data Hasil Pengujian

α _{N H}

ventury Hst T Na Np η

Perhitungan koreksi untuk Ht konstan = ……….m, dapat dilakukan dengan menggunakan hukum kesebangunan (similaritas). Hukum kesebangunan dapat dinyatakan dengan hubungan-hubungan pada persamaan-persamaan (7).

2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 D D n n H H _{= ;} 3 2 3 1 2 1 2 1 D D n n Q Q _{= ;} 5 2 5 1 3 2 3 1 2 1 D D n n N N _{= (7)}

Hasil perhitungan dengan pemanfaatan persamaan-persamaan (7) dapat diolah ke dalam bentuk Tabel 3.

Tabel 3. Pengolahan Data dari Hukum Kesebangunan

α _{n Q T} Na Np η

6.

TUGAS-TUGAS

Data hasil pengujian dan pengolahan datanya dapat dinyatakan ke dalam grafik-grafik untuk mengetahui karakteristik turbin yang telah diuji. Adapun grafik-grafik-grafik-grafik karakteristik tersebut adalah:

a). Np vs n (αkonstan) b). T vs n (α konstan) c). η vs n (αkonstan) d). Np vs Q (α konstan) e). T vs Q (αkonstan) f). Q vs n (α konstan)

g). Kurva iso-efisiensi terhadap kapasitas h). Kurva iso-efisiensi terhadap putaran

IV. PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

1. TUJUAN

‰ Untuk mengetahui kinerja kompresor torak pada kondisi kerja stasioner.

‰ Untuk mencari karakteristik kompresor torak pada beberapa kecepatan putar yang

ditampilkan dalam:

¾ Kurva tekanan vs volume

¾ Kurva efisiensi volumetrik vs rasio tekanan ¾ Kurva efisiensi isotermal vs rasio tekanan

2. INSTALASI PENGUJIAN

Kerja kompresor torak didasarkan pada proses penghisapan dan penekanan sejumlah udara pada silinder selama langkah kerja. Udara dikompresikan secara politropik sehingga peningkatan tekanan dan kenaikan temperatur terjadi. Udara bertekanan dari silinder keluar melalui katup tekan ke dalam sistem yang bertekanan lebih rendah. Gerak torak maju mundur ini menghasilkan siklus aliran tersebut berlangsung secara terus-menerus. Instalasi pengujian ditunjukkan pada Gambar 1. Dari gambar ini tampak tata letak alat ukur serta komponen-komponen utama peralatan tersebut. Gambar 2 menunjukkan gambar skematik instalasi pengujian dan stasiun pengukuran yang merupakan tempat melakukan pengukuran.

Kompresor torak digerakkan oleh motor listrik. Transmisi daya yang digunakan adalah transmisi sabuk daya. Kerja mekanik yang dilakukan oleh motor dapat dicari dengan mengukur torsi motor dan putaran motor diukur dengan takometer. Kondisi-kondisi udara pada stasiun-stasiun penting dapat diketahui dengan mengukur tekanan dan temperaturnya. Kelembaban udara masuk dan keluar kompresor dapat dicari dengan diagram psikrometrik setelah temperatur bola basah dan bola kering diketahui. Laju aliran udara diukur dengan menggunakan orifice dan manometer.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Kompresor Torak

Gambar 2. Skematik Peralatan Uji Kompresor Torak

Spesifikasi Kompresor

Data spesifikasi kompresor yang digunakan pada pengujian ini adalah: - Volume langkah : VL = 22,188·10-5 m3

- Volume clearence : VC = 2,373·10-5 m3

- Jumlah silinder : 2 buah - Lengan torsi : r = 0,16 m

- Perbandingan transmisi : i = nmotor/nkompresor = 3,53

3. PROSEDUR PENGUJIAN DAN PENGAMATAN

Sebelum pengujian dilakukan, beberapa persiapan dan pemeriksaan awal harus dilakukan. Adapun pemeriksaan awalnya adalah:

• Memeriksa alat-alat apakah semua dalam keadaan baik. • Memeriksa volume cairan manometer.

• Memeriksa kondisi air pembasah pada termometer bola basah

• Memeriksa tinggi muka minyak pelumas kompresor. Pelumas yang dipakai adalah minyak Shell Corona D37 atau yang sejenisnya.

• Memeriksa tegangan listrik yang diminta, apakah sesuai dengan tegangan jala-jala yang akan dipergunakan.

• Masukkan tombol listrik kemudian ubah saklar ke posisi “on” • Mencatat kondisi awal yang ditunjukkan oleh semua alat ukur.

Untuk setiap kondisi pengujian, berikut ini parameter-parameter yang diamati: • Temperatur pada stasiun 1, 2, dan 3

• Tekanan udara pada stasiun 1, 2, dan 3 • Beda tekanan pada orifice

• Kecepatan putaran kompresor • Gaya pada dinamometer

• Temperatur bola basah dan bola kering pada sisi masuk dan sisi keluar instalasi pengujian.

4. FORMULASI-FORMULASI PENGOLAHAN DATA

Formulasi-fomulasi yang penting berkaitan dengan pengujian kompresor torak diberikan berikut ini.

Kerja Politropik y KT m n n W_{pol a l} 1 − = , kW (1) Kerja Isotermal 29

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 1ln( ) n−1 1 n p p a iso m RT r r W , kW (2) Kerja Mekanik F n W_{mek =5,91⋅10}−5 _{komp , kW (3)} Efisiensi Politropik % 100 x W W mek pol pol = η (4) Efisiensi Isotermal % 100 x W W mek iso pol = η (5) Efisiensi Volumetrik % 100 10 1 , 9 x 6n x m komp a vol = ₋ η (6)

Laju Aliran Massa Udara

3 3 3 10 574 , 6 T p p x m_a = − ∆ ⋅ _{, kg/s (7)}

Laju Aliran Massa Uap Air mv=_{γ +1}ma γ (8) kering udara massa air uap massa =

γ , dapat diperoleh dari diagram psikrometrik atau dihitung dari hubungan-hubungan termodinamika campuran udara dan uap air.

Dimana: n = indeks politropik R = konstanta udara = 0,2871 kJ/(kg K) 1 2 p p_p r = ' 10 678 , 9 5 1 0 1 p p p = − × − , atm abs ' 10 868 , 9 1 ₂ 0 2 p p p = − × − , atm abs ' 10 679 , 9 5 ₂ 0 3 p p p = − × − , atm abs 0

p = tekanan atmosfir, atm

0

p = data dari pengamatan i=1, 2, 3

0

p

∆ = dalam mm H2O

i

Untuk lebih jelasnya mengenai proses-proses kompresi tersebut dapat diperhatikan pada diagram p-V sebagai berikut:

Penentuan Indeks Politropik (n)

Untuk proses kompresi politropik berlaku:

n n p p T T 1 1 2 1 2 − ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ (9) Ambil logaritmanya: ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ 1 2 1 2 ln ln p p n l n T T (10) Misalkan = _⎢⎣⎡ _⎥⎦⎤ = − = _⎢⎣⎡ _⎥⎦⎤ 1 2 1 2 ln 1 , ln p p X dan n n a T T Y_{i i}

Maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

Y_i =a X_i (11)

Dengan metode least square diperoleh:

2 2 _{( )} ) ( i i i i i i X X N Y X Y X N a Σ − Σ Σ Σ − Σ = (12)

5. PEMBACAAN DIAGRAM PSIKROMETRIK

Misalkan pada saat masuk kompresor, hasil pengukuran adalah:

C

Twb=26o , Tdb =27oC

Maka dari diagram psikrometrik didapat: 0,021 kg/kg

6. TUGAS-TUGAS

1. Buktikan rumus 1, 2, 3, dan 6 2. Hitung indeks politropik

3. Hitung laju aliran massa uap air pada saat masuk dan keluar kompresor 4. Buat diagram ma, Wpol, Wiso,

5. Buat diagram indikator (diagram p-v) 1. pada p2 = 6 bar dan p2 = 0 bar, atau

2. pada p2 = 6 bar (atau p2 = 9 bar) untuk 2 macam putaran kompresor

(ditentukan asisten)

Cara Pembuatan Diagram p-V

Langkah 1 – 2 dibuat dengan menggunakan hubungan: konstan 2 2 1 1V =pV =A= p n n

n dihitung dari persamaan (9) dan p1, p2, T1, dan T2 dari data pengujian.

L V V V₁= _e− , a p A V 1 2 2 _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =

Titik-titik xi ditentukan dari hubungan:

n l p A V _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = xi xi

pxi dipilih antara p1 dan p2.

Langkah 3 – 4 dibuat dengan menggunakan hubungan konstan 4 4 3 3V = pV = p V =B= p n n _{y y}n 1 4 0 3 2 3 p ,V V ,p p p = = =

Titik-titik Yi ditentukan dari hubungan

n l p A V _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = yi xi

Tabel Data Pengujian Kondisi Awal: p1= mmH2O ∆p= mmH2O p2= mmH2O p3 = mmH2O Inlet Outlet nm p1 p2 p3 ∆p T1 T2 T3 Tw Td Tw Td Gaya No.

[rpm] [mmH2O] [bar] [mmH2O] [mmH2O] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [N]

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 35

V. PENGUJIAN MOTOR BENSIN

1. TUJUAN

… Untuk mengetahui prinsip-prinsip kerja dan karakteristik motor bensin. … Untuk memahami pengujian dan evaluasi parameter prestasi motor bensin

2. PRINSIP KERJA DAN PARAMETER PRESTASI MESIN

Motor bensin yang digunakan sebagai penggerak tenaga termal pembakaran bekerja berdasarkan siklus Otto. Siklus Otto yang ideal memiliki tahapan-tahapan antara lain: langkah isap (proses tekanan konstan), langkah kompresi (isentropik), pembakaran (pemasukan kalor pada volume konstan), langkah kerja (isentropik), proses pembuangan (pengeluaran kalor pada volume konstan), dan langkah buang (tekanan konstan). Motor bensin sering pula disebut sebagai Spark Ignition Engine, karena penyalaan bahan bakarnya menggunakan loncatan bunga api listrik yang dihasilkan oleh busi. Hal ini yang membedakan prinsip kerja antara motor bensin dengan motor diesel. Komponen lainnya yang cukup penting pada motor bensin adalah karburator yang memiliki fungsi sebagai tempat pencampuran bahan bakar dengan udara. Pencampuran tersebut terjadi karena bahan bakar terisap masuk ke dalam karburator. Beberapa parameter prestasi motor bakar torak adalah:

9 Daya poros (Np).

9 Tekanan efektif rata-rata (pe), efisiensi termal (ηt), dan efisiensi volumetrik (ηv). 9 Pemakaian bahan bakar (mf) dan pemakaian bahan bakar spesifik (Be).

9 Perbandingan bahan bakar udara (AFR).

Untuk berbagai kondisi operasi, nilai parameter prestasi tersebut akan bervariasi nilainya. Dengan variasi kondisi operasi nilai paramter juga akan bervariasi. Dari data-data ini, karakteristik motor bakar dapat digambarkan. Variabel-variabel operasi yang dapat digunakan dalam pengujian ini adalah:

9 Putaran, n [rpm]

9 Beban (momen puntir), T [Nm] 9 Katup gas

3. INSTALASI PENGUJIAN

Instalasi pengujian yang digunakan dalam pengujian ini diperlihatkan pada Gambar 1. Gambar lebih detail komponen-komponen motor bakar itu ditunjukkan pada Gambar 2 dan langkah kerja yang lebih aktual dari siklus kerjanya diberikan pada Gambar 3.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Motor Bensin Spesifikasi motor bensin yang digunakan pada pengujian ini adalah: Pabrik : Toyota Motor, Japan

Type : 7 - KE

Jenis : Motor Bensin, 4 silinder sebaris, 4 langkah, 2 katup per silinder, cam di tengah dilengkapi push-rod dan hidraulik filter.

Dia. silinder : 80,5 mm Langkah torak : 87,5 mm Vol langkah torak : 1781 cc Rasio kompresi : 9 : 1

Firing order : 1 – 3 – 4 – 2

Daya maksimum : 84 PS pada 4800 rpm Torsi Maksimum : 14,6 kgm pada 2800 rpm

Suplai bahan bakar : Electronics Fuel Injection

Sistem Pendinginan : Air, dengan pompa listrik

Sistem Bahan Bakar : Pompa sirkulasi, dengan pendingin air Tekanan : 240 s/d 275 kN/m2 _{( 35 s/d 40 lbs/in )} Bahan Bakar : Premium Pertamina

Gambar 2. Komponen Utama Motor Bakar Gambar 3. Siklus Sebenarnya

Gambar 5. Prinsip Kerja Pengukuran Dinamometer

4. PROSEDUR PENGUJIAN

Persiapan sebelum pengujian

a. Periksa bahan bakar di dalam tangki bahan bakar, jika kurang harus ditambah. b. Periksa minyak pelumas, tambah bila kurang.

c. Air pendingin yang bersih perlu dialirkan ke dalam dinamometer, blok mesin, pendingin pelumas dan gas kalorimeter. Buka penuh katup aliran air pendingin minyak pelumas. Katup penambah air pendingin harus diatur selama pengujian untuk mempertahankan temperatur air pendingin antara 70 hingga 75oC. Katup aliran air pendingin minyak pelumas baru dibuka setelah mesin jalan dan diatur sehingga temperatur minyak pelumas 80oC.

Prosedur menjalankan dan mematikan motor bakar seperti yang diberikan oleh asisten. Pengujian dapat dilakukan dengan metode:

a. beban berubah-ubah, katup gas konstan

b. beban dan katup gas berubah-ubah, putaran konstan Untuk tiap kondisi operasi, parameter pengukuran meliputi: • Momen putar

• Pemakaian bahan bakar

• Perbedaan tekanan udara pada orifice

• Temperatur air pendingin masuk motor • Temperatur pendingin keluar motor • Laju aliran air pendingin motor

5. METODE PERHITUNGAN

Parameter prestasi motor bensin dihitung dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang diberikan berikut:

Daya poros efektif

ω T N_e = 305 , 9549 n T N_e = ⋅ (kW) T = momen putar n = putaran motor (rpm)

Tekanan efektif rata-rata

rak langkah to volume siklus per Kerja = e p 6 1 10 60 ) ( ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = a n z V N p e e (kPa)

V1 = volume langkah torak (cm3) z = jumlah silinder

a = jumlah siklus per putaran

Laju pemakaian bahan bakar

6 , 3 50_{⋅ ⋅} = _b b t m& ρ (kg/jam)

t = waktu pemakaian bahan bakar sebanyak 50 cm3 (detik) ρ_b = massa jenis bensin, 0,7329 g/cm3

Pemakaian bahan bakar spesifik

e b

e _N

m

B = & (kg/kW-jam)

Laju aliran massa udara

u u or u _T p p D m ₌4,5_⋅10−6_⋅3600_⋅ 2 ∆ . & (kg/jam)

∆por = beda tekanan pada orifice (mm H2O)

u

p = tekanan udara luar (cm Hg)

u

T = temperatur udara luar (K) D = Diameter orifice, 55 cm

Perbandingan udara bahan bakar b u m m AFR & & = Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara sebenarnya dengan laju aliran massa udara ideal.

100 iu u v _m m & & = η (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

1000 60 ) ( ₁⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = _u iu V z n a m& ρ (kg/jam)

ρu = massa jenis udara ideal

) K ( ) cmHg ( 10 6446 , 4 3 T p_u u = ⋅ − ρ Efisiensi termal 5 10 6 , 3 ⋅ ⋅ ⋅ = LHV m N b e t & η (%) LHV bensin = 42697 kJ/kg Neraca Energi Energi masuk 3600 LHV m E_in = b⋅ (kW) Energi keluar (kW) loss ap e out N E E E = + + a a a ap C T Q E = ⋅ ⋅ ⋅∆ 3600 ρ (kW) E_loss =E_in−(N_e+E_ap) (kW) 5. TUGAS

a.Hitung seluruh parameter prestasi pada pengujian ini

b.Gambarkan parameter prestasi tersebut terhadap putaran motor c.Gambarkan grafik neraca energi

d.Berikan analisis dan kesimpulan terhadap hasil

42

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR BENSIN

Kelompok : Temperatur Lingkungan : oC Tanggal : Tekanan Udara Lingkungan : mm Bar

Bahan Bakar :

Air Pendingin Mesin No. Putaran (rpm) Beban (Nm/kg) _{T in (}o_{C) T out (}o_{C) Q (lt/s)} Bahan Bakar per 50 cc (s) ∆p Udara (mm H2O) T gas Buang (oC)

VI. PENGUJIAN MOTOR DIESEL

1. TUJUAN

… Untuk mengetahui prinsip-prinsip kerja dan karakteristik motor Diesel. … Untuk memahami pengujian dan evaluasi parameter prestasi motor Diesel

2. PRINSIP KERJA DAN PARAMETER PRESTASI MESIN

Secara umum, motor bakar torak dapat dibagi menjadi dua tipe dasar, yaitu spark-ignition engine dan compression-ignition engine. Pada spark-ignition engine, campuran bahan bakar dan udara dibakar oleh busi (spark plug). Sedangkan pada compression-ignition engine, udara dikompresikan pada tekanan dan temperatur yang cukup tinggi dimana pembakaran akan berlangsung secara spontan ketika bahan bakar disemprotkan. Karena spark-ignition engine relatif ringan dan murah sehingga cocok digunakan pada kendaraan bermotor. Compression-ignition engine lebih umum digunakan dengan pertimbangan bahan bakar lebih ekonomis dan daya yang dihasilkan besar.

Motor diesel menggunakan prinsip compression ignition engine. Pada langkah isap hanyalah udara segar saja yang masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak hampir mencapai TMA (titik mati atas) bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder. Terjadilah proses penyalaan untuk pembakaran, pada saat udara di dalam silinder sudah bertemperatur tinggi. Persyaratan ini dapat dipenuhi apabila digunakan perbandingan kompresi yang cukup tinggi, berkisar antara 12 sampai 25.

Beberapa parameter prestasi motor bakar torak adalah: 9 Daya poros (Np).

9 Tekanan efektif rata-rata (pe), efisiensi termal (ηt), dan efisiensi volumetrik (ηv). 9 Pemakaian bahan bakar (mf) dan pemakaian bahan bakar spesifik (Be).

9 Perbandingan bahan bakar udara (AFR).

Untuk berbagai kondisi operasi, nilai parameter prestasi tersebut akan bervariasi nilainya. Dengan variasi kondisi operasi nilai paramter juga akan bervariasi. Dari data-data ini, karakteristik motor bakar dapat digambarkan. Variabel-variabel operasi yang dapat digunakan dalam pengujian ini adalah:

9 Putaran, n [rpm]

9 Beban (momen puntir), T [Nm] 9 Katup gas

3. INSTALASI PENGUJIAN

Instalasi pengujian yang digunakan dalam pengujian ini ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar skematik pengujian diberikan pada Gambar 2 dan prinsip kerja pengukuran dinamometer diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 1. Instalasi Pengujian Motor Diesel Spesifikasi motor diesel yang digunakan dalam pengujian mesin: Pabrik : Toyota Motor, Japan

Type : 2L

Jenis : Motor Diesel, 4 silinder sebaris, 4 langkah, 2 katup per silinder, cam di atas.

Diam. silinder : 92 mm Langkah torak : 92 mm Vol. langkah torak : 2446 cc Rasio Kompresi : 22,2 : 1 Firing Order : 1 – 3 – 4 – 2

Daya maksimum : 83 PS pada 4200 rpm Torsi maksimum : 16,3 kgm pada 2400 rpm

Sistem bahan bakar : Solar Pertamina/Direct Injection/Distribution Pump. Sistem pendinginan : Air/Sirkulasi Luar/Temperatur Konstan.

Gambar 2. Skematik Peralatan Pengujian

Gambar 3. Prinsip Kerja Pengukuran Dinamometer

4. PROSEDUR PENGUJIAN

Persiapan sebelum pengujian

a. Periksa bahan bakar di dalam tangki bahan bakar,jika kurang harus ditambah. b. Periksa minyak pelumas, tambah bila kurang.

c. Air pendingin yang bersih perlu dialirkan ke dalam dinamometer, blok mesin, pendingin pelumas dan gas kalorimeter. Buka penuh katup aliran air pendingin minyak pelumas. Katup penambah air pendingin harus diatur selama pengujian untuk mempertahankan temperatur air pendingin antara 70 hingga 75o_{C. Katup aliran air} pendingin minyak pelumas baru dibuka setelah mesin jalan dan diatur sehingga temperatur minyak pelumas 80oC.

Prosedur menjalankan dan mematikan motor bakar seperti yang diberikan oleh asisten. Pengujian dapat dilakukan dengan metode:

a. beban berubah-ubah, katup gas konstan

b. beban dan katup gas berubah-ubah, putaran konstan

Untuk tiap kondisi operasi, parameter-parameter yang diukur adalah: • Momen putar

• Pemakaian bahan bakar

• Perbedaan tekanan udara pada orifice

• Temperatur air pendingin masuk motor • Temperatur pendingin keluar motor • Laju aliran air pendingin motor

5. METODE PERHITUNGAN

Parameter prestasi motor bensin dihitung dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang diberikan berikut:

Daya poros efektif

ω T N_e = 305 , 9549 n T N_e= ⋅ (kW) T = momen putar n = putaran motor (rpm)

Tekanan efektif rata-rata

rak langkah to volume siklus per Kerja = e p 6 1 10 60 ) ( ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = a n z V N p e e (kPa)

V1 = volume langkah torak (cm3) z = jumlah silinder

a = jumlah siklus per putaran

Laju pemakaian bahan bakar

6 , 3 50_{⋅ ⋅} = _b b _t m& ρ (kg/jam)

t = waktu pemakaian bahan bakar sebanyak 50 cm3 (detik)

Pemakaian bahan bakar spesifik e b e _N m B = & (kg/kW-jam)

Laju aliran massa udara

u u or u _T p p D m ₌4,5_⋅10−6_⋅3600_⋅ 2 ∆ . & (kg/jam)

∆por = beda tekanan pada orifice (mm H2O)

u

p = tekanan udara luar (cm Hg)

u

T = temperatur udara luar (K) D = diameter orifice, 55 cm

Perbandingan udara bahan bakar

b u m m AFR & & = Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik adalah perbandingan antara laju aliran massa udara sebenarnya dengan laju aliran massa udara ideal.

100 iu u v _m m & & = η (%)

Laju massa aliran udara ideal yang diperoleh dari rumus berikut:

1000 60 ) ( ₁⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = _u iu V z n a m& ρ (kg/jam)

ρu = massa jenis udara ideal

) K ( ) cmHg ( 10 6446 , 4 3 T p_u u = ⋅ − ρ Efisiensi termal 5 10 6 , 3 ⋅ ⋅ ⋅ = LHV m N b e t & η (%) LHV solar = 43057 kJ/kg Neraca Energi Energi masuk 3600 LHV m E b in ⋅ = (kW) Energi keluar loss ap e out N E E E = + + (kW) a a a ap Q C T E = ⋅ ⋅ ⋅∆ 3600 ρ (kW) Eloss =Ein−(Ne+Eap) (kW) 47

6. TUGAS-TUGAS

a. Hitung seluruh parameter prestasi pada pengujian ini

b. Gambarkan parameter prestasi tersebut terhadap putaran motor c. Gambarkan grafik neraca energi

49

TABEL DATA PENGAMATAN MOTOR DIESEL

Kelompok : Temperatur Lingkungan : oC Tanggal : Tekanan Udara Lingkungan : mm Bar

Bahan Bakar : Air Pendingin Mesin

No. Putaran (rpm) Beban (Nm/kg) _{T in (}o_{C) T out (}o_{C) Q (lt/s)} Bahan Bakar per 50 cc (s) ∆p Udara (mm H2O) T gas Buang (oC)