SIKLUS DIESEL UNIVERSITAS NEGERI MALANG

(1)

SIKLUS DIESEL

MAKALAH

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Termodinamika Teknik

yang dibina oleh Bapak Suprayitno, S.T., M.T.

Oleh: Kelompok 2

1. Hariyanto 110511427012

2. Moch Rokimin 110511427018 3. Muh Ilham Aryakusuma 110511406747 4. Novita Dwi Anggraeni 110511427008 5. Rachmad Khairujik 110511427020 6. Rendi Dwi Sampurno 110511406751 7. Risca Awalia Purnamasari 110511406750 8. Risky Kurniawan 110511406752 9. Rizqa Purnama Putra 110511406749 10.Rudi Anggoro 110511427004 11.Sabdha Purna Yudha 110511427006

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

(2)

A. PENGERTIAN SIKLUS DIESEL

Siklus diesel yang merupakan siklus dari mesin penyalaan kompresi (compression-ignition) ditemukan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1890. Perbedaan mesin diesel dengan mesin otto terletak pada permulaan pembakarannya. Pada motor bensin, campuran udara-bensin dikompresi dibawah temperatur pembakaran bahan bakar dan proses pembakarannya dimulai dari percikan bunga api pada busi. Sedangkan pada mesin diesel, udara murni diisap dan dikompresi diatas temperatur pembakaran bahan bakar. Jadi, pada mesin diesel tidak terdapat karburator dan busi tetapi diganti oleh injektor bahan bakar.

Pada mesin bensin, yang dikompresi adalah campuran udara-bensin dan besarnya perbandingan kompresi dibatasi oleh temperatur terbakarnya bensin. Pada mesin diesel, yang dikompresi adalah udaranya saja sehingga mesin diesel dapat didesain pada perbandingan kompresi yang tinggi, antara 12 sampai 24. Proses injeksi bahan bakar dimulai pada saat piston hampir mencapai titik mati atas dan masih berlangsung beberapa saat setelah piston mencapai TMA. Oleh karena itu, proses pembakaran pada mesin diesel terjadi pada interval waktu yang relative panjang dibanding dengan mesin bensin. Dengan interval waktu

pembakaran yang relatif panjang tersebut, maka proses pemasukan panas didekati

(approximated) sebagai proses tekanan konstan, sedangkan tiga proses lainnya sama dengan mesin bensin.

Q∈¿C_P

₍

T₃- T₂

₎

Q out= C_V ( T₄ - T₁)

Perbandingan kompresi: r_v =

(

V1

V₂

)

Perbandingan Potong (Cutoff ratio) r_c =

(

V3

(3)

Efisiensi Diesel :

Proses 1 – 2 : Kompresi Adiabatis

T₂=T₁⌊V1

Proses 3 – 4 : Ekspansi Adiabatis

(4)

T₄=T₃⌊rC

Setelah nilai dari T₂, T_3,T₄ dimasukkan ke persamaan efisiensi, maka dihasilkan :

η_d=1− T1rC

Perbandingan efesiensi antara mesin diesel dengan mesin bensin ( η_V =1- 1

rVk−1 )

adalah terletak pada nilai suku yang ada didalam kurung dimana nilainya selalu lebih besar dari satu. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa jika perbandingan kompresi antara mesin bensin dan mesin diesel sama maka efisiensi mesin bensin lebih tinggi dibanding mesin

diesel ( η_V>η_d ). Namun, harus diingat bahwa mesin diesel dapat dioprasikan pada perbandingan kompresi yang lebih tinggi tanpa khawatir akan terjadi pembakaran sebelum waktunya sehingga efisiensi mesin diesel lebih tinggi dari mesin otto. Selain itu, proses pembakaran mesin diesel lebih sempurna karena mesin diesel beroprasi pada putaran lebih rendah maka mesin diesel menjadi pilihan untuk keperluan mesin dengan power besar seperti mesin lokomotif, kapal laut, truk, dan lain lain.

Prinsip kerja mesin diesel mirip seperti mesin bensin. Perbedaannya terletak pada langkah awal kompresi atau penekanan adiabatik (penekanan adiabatik = penekanan yang dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor atau panas tidak sempat mengalir menuju atau keluar dari sistem. Sistem untuk kasus ini adalah silinder. Kalau dalam mesin bensin, yang ditekan adalah campuran udara dan uap bensin, maka dalam mesin diesel yang ditekan hanya udara saja. Penekanan secara adiabatik menyebabkan suhu dan tekanan udara

meningkat.Selanjutnya injector atau penyuntik menyemprotkan solar. Karena suhu dan tekanan udara sudah sangat tinggi maka ketika solar disemprotkan ke dalam silinder dan solar langsung terbakar. Tidak perlu memakai busi lagi. Perhatikan besarnya tekanan yang

(5)

Diagram ini menunjukkan siklus diesel ideal atau sempurna. Mula-mula udara ditekan secara adiabatik (a-b), lalu dipanaskan pada tekanan konstan - penyuntik atau injector

menyemprotkan solar dan terjadilah pembakaran (b-c), gas yang terbakar

mengalami pemuaian adiabatik (c-d), pendinginan pada volume konstan - gas yang terbakar dibuang ke pipa pembuangan dan udara yang baru, masuk ke silinder (d-a).

Zat kerja untuk mesin diesel adalah udara dan solar. Zat kerja biasanya menyerapkalor pada suhu yang tinggi (QH), melakukan usaha alias kerja (W), lalu membuang kalor sisa pada

suhu yang lebih rendah (QL). Karena energi kekal, maka QH = W + QL.

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) (biasanya disebut sebagai “motor bakar” saja). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel hanya memiliki satu torak.Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut Compression Ignition Engine.

 Diagram P-V Motor Diesel 2 Langkah dan 4 Langkah

Siklus motor diesel merupakan siklus udara pada tekanan konstan. Pada

(6)

seperti siklus otto tetapi proses pemasukan kalornya dilakukan pada tekanan konstan. Perbedaannya mengenai pemasukan sebanyak qm pada siklus diesel dilaksanankan pada tekanan konstan.

 Gambar Diagram P-V Motor Diesel 2 langkah:

Keterangan: 1-2 = Langkah kompresi tekanan bertambah, Q = c (adiabatic)

2-3 = Pembakaran, P naik, V = c (isokhorik)

3-4 = Langkah kerja V bertambah, P turun (adiabatic) 4-5 = Awal Pembuangan

5-6 = Awal Pembilasan 6-7 = Akhir Pembilasan

(7)

 Keterangan:

1.1 = Langkah isap pada P = c (isobarik)

1.2 = Langkah kompresi , P bertambah, Q = c (adiabatik) 2-3 = Pembakaran, P naik, V = c (isokhorik)

3-4 = Langkah kerja P bertambah, V = c (adiabatik) 4-1 = Pengeluaran kalor sisa pada V = c (isokhorik) 1-0 = Langkah buang pada P = c

 Diagram P-V Motor Gabungan dan Supercharger

(8)

Untuk kompresi rasio yang

sama siklus diesel mempunyai efisiensi

yang lebih tinggi dibandingkan dengan

siklus otto. Adapun rumus untuk

mencari efisiensi siklus diesel adalah:

Efisiensi siklus diesel yang tinggi menyebabkan siklus ini digunakan untuk mesin-mesin dengan kapasitas besar. Seperti yang terdapat pada truk, lokomotif, mesin kapal, dan pembangkit tenaga listrik darurat (genset).

DAFTAR RUJUKAN

Nakoela Soenarta dan Shoichi Furuhama. (1995). Motor Serba Guna, Jakarta : Penerbit PT Pradnya Paramita.

J. Trommel Mans. (1991). Mesin Diesel, Jakarta : Penerbit PT Rosda Jayaputra. Anonim. (1979). Diesel Manual Handbook, Tokyo : Mitsubishi Motors.

(9)