Siklus Diesel

(1)

1

DIESEL CYCLE

(2)

2

Proses Siklus Diesel



 _1-2_1-2 _-_- _KOMPRESI_KOMPRESI_ADIABATIK_ADIABATIK_(ISENTROPIC)_(ISENTROPIC)



 _2-3_2-3 _-_- _PEMASUKAN_PEMASUKAN_PANAS_PANAS_PADA_PADA_TEKANAN_TEKANAN_KONSTAN_KONSTAN



(3)

3 3

Efisiensi Siklus

in

net

q

w

Thermal Efficiency:

Berarti harus tahu

q

dan

W



_{Bagaimana menerapkan hukum pertama,}

dalam sistem tertutup?



(4)

4



 _{Langkah kompresi 1 ke 2 (second law)}_{Langkah kompresi 1 ke 2 (second law)}



 IsentropicIsentropic s s

1

1 = s= s22(adiabatic and reversible)(adiabatic and reversible)



 _{Langkah kompresi isentropis dari 1 ke 2}_{Langkah kompresi isentropis dari 1 ke 2}

0

0 q

q

₁₂₁₂ 1 1 2 2 12 12 12 12

w

u

q

0

0 u

u

w

₁₂₁₂ ₁₁ ₂₂ 1 1 2 2 12 12 in in

w

u

w

(5)

5



 _{Pemasukan panas pd tekanan konstan, 2 ke3}_{Pemasukan panas pd tekanan konstan, 2 ke3}

2 2 3 3 23 23 23 23

w

u

q

h

q

== ==

))

((

))

((

₃₃ ₂₂ ₃₃ ₂₂ 2 2 23 23

P

v

u

q

== −− ++ −−

(6)

6



 Langkah ekspansi isentropik,Langkah ekspansi isentropik, S S

3

3= S = S 4 4 , 3 ke 4, 3 ke 4



 qq

34

34 = 0= 0 (adiabatic and reversible)(adiabatic and reversible)

3 3 4 4 34 34 34 34

w

u

q

u

w

(7)

7



 _{Pengeluaran panas pada volume konstan}_{Pengeluaran panas pada volume konstan}

4 4 1 1 41 41 41 41

w

u

q

u

q

so so , , 0 0 Pdv Pdv w w but but ₄₁₄₁

(8)

8 8

Cycle Performance

out out in in net net

q

w

Get net work from energy balance of

Get net work from energy balance of cycle:cycle:

Efficiency is then:

Substituting for

Substituting for qq_in_in andand qq_out_out::

ne net t

w

₍₍

_h

₃₃

₋

_h

₂₂

₎₎

₋

₍₍

_u

₄₄

₋

_u

₁₁

₎₎

in in net net

q

w

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

h

))

u

(u

))

h

(h

−−

==

η

2 2 3 3 1 1 4 4 ,,

h

u

1

1 −−

−−

==

Diesel Diesel th th

η

subtitusikan kerja dan pamasukan panas:

(9)

9 9

Karena



 Constant volume:Constant volume: V V

1 1 = V = V 4 4 , , 2 2 1 1 r r r r s s 2 2 1 1 2 2 1 1

vv

V

r

V

efisiensi dengan asumsi udara dalam keadaan dingin (cold efisiensi dengan asumsi udara dalam keadaan dingin (cold efisiensi dengan asumsi udara dalam keadaan dingin (cold

efisiensi dengan asumsi udara dalam keadaan dingin (cold

air cycle assumptions) air cycle assumptions) air cycle assumptions)

air cycle assumptions)

Jika kita mengasumsikan nilai kapasitas

panas konstan: panas konstan:

))

T

(T

C

))

T

(T

C

1

1 h

h

u

1

2 2 3 3 p p 1 1 4 4 v v 2 2 3 3 1 1 4 4

−−

==

−−

==

η

(10)

10

Cycle performance with

cold air cycle assumptions

Because we’ve got two isentropic (adiabatic

and

and reversible) reversible) processes processes in in the cthe cycle, ycle, TT₁₁ cancan

be related to T

be related to T₂₂, and T, and T₃₃ can be related to Tcan be related to T₄₄

with our

with our ideal gas isentropic relationships….ideal gas isentropic relationships….

1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2

−−

==

   

 

 



 

 

==

   

 

 



 

 

==

k k k k k k k k

r

V

P

T

1 1 k k 3 3 1 1 3 3 4 4

V

P

T

−− −−

   

 



 

==

   

 



 

==

k k k k

(11)

11

Cycle performance with

cold air cycle assumptions

Pada tekanan konstan (isobaris)

Pada tekanan konstan (isobaris) berlakuberlaku

hubungan : hubungan : 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2

T

V

P

T

V

P

==

2 2 3 3 2 2 3 3

T

V

==

∴

Proses isobaris P Proses isobaris P₂₂ = P= P₃₃ ::

(12)

12 12

))

1

1 //

((

))

1

1 //

((

1

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

−−

==

T

kT

T

)) T T k( k(TT )) T T (T (T 1 1 )) T T (T (T C C )) T T (T (T C C 1 1 2 2 3 3 1 1 4 4 2 2 3 3 p p 1 1 4 4 v v

−−

==

−−

==

η η

Cycle Performance

  _{Jika :}_{Jika :} k k C C C C vv P P

==













−−

==

₋₋

−−

))

1

1 ((

1

1 1 1 1 ,,

cc

k

cc

k

Diesel

th

r

k

r

η

Kita sekarang mendefinisikan nilai baru, cutoff ratio r

Kita sekarang mendefinisikan nilai baru, cutoff ratio r_c_c

What are the limitations for this expression?

2 2 3 3 V V V V r r _cc

==

(13)

13 13

Contoh soal

Sebuah mesin dengan siklus diesel ideal bekerja

pada ratio tekanan 18 dan cutoff ratio 2. Pada

awal langkah kompresi tekanan udara adalah

14,7 psi, 80

14,7 psi, 80oo_{F dan 117 in3. Dengan asumsi}_{F dan 117 in3. Dengan asumsi}

keadaan udara dingin standar {R=0,3704

Psi.ft

Psi.ft33_{/(lbm.R); Cp=0,240 Btu/(lbm.R); Cv=0,171}_{/(lbm.R); Cp=0,240 Btu/(lbm.R); Cv=0,171}

Btu/(lbm.R) }hitung :

(a) temperature pada setiap proses

(b)

(14)

14

Penyelesaian :

a) temperature setiap proses



 _{Proses 1-2 isentropis}_{Proses 1-2 isentropis}



 _{Proses 2-3 isobaris}_{Proses 2-3 isobaris}



 _{Proses 3-4 isentropis}_{Proses 3-4 isentropis}

3 3 1 1 4 4 3 3 3 3 2 2 3 3 3 3 3 3 1 1 2 2 11 1177 13 13 5 5 .. 6 6 2 2 5 5 .. 6 6 18 18 11 1177 in in V V V V in in in in V V r r V V in in in in r r V V V V cc

==

××

==

( ( )) RR in in in in R R V V V V T T T T K K 1425 1425 11 1177 13 13 3432 3432 1 1 4 4 .. 1 1 3 3 3 3 1 1 4 4 3 3 3 3 4 4



==











==













==

−− −−

(

R R

))(

( ))

RR V V V V T T T T 17161716 22 34323432 2 2 3 3 2 2 3 3

==

( ( R R))( ( )) RR V V V V T T T T K K 1716 1716 18 18 54 5400 11..44 11 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2



==











==

−− −−

(15)

15

b) efesiensi



 _{Massa udara}_{Massa udara}



 _{Pemasukan panas pada tekanan konstan}_{Pemasukan panas pada tekanan konstan}



 _{Pengeluaran panas pada volume konstan}_{Pengeluaran panas pada volume konstan}



 _{Sehingga :}_{Sehingga :}



 _{Maka efisiensi :}_{Maka efisiensi :}

( ( ))

( (

))

( (

))

( ( )) inin lbmlbm ft ft R R R R lbm lbm ft ft psi psi in in psi psi RT RT V V P P m m 00..0049800498 1728 1728 1 1 54 5400 .. // .. 3707 3707 .. 0 0 11 1177 7 7 .. 14 14 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1

==













==

(

)

(

))

BtuBtu T T T T mC mC q q_in_in

==

_p_p(( ₃₃

−−

₂₂))

==

00,,004980004980 .. 00,,240240 ((34323432

−−

17161716))

==

22..051051

(

)

(

( ))

BtuBtu T T T T mC mC q q_in_in

==

_vv(( ₄₄

−−

₁₁))

==

00,,004980004980 .. 00,,171171 ((14251425

−−

540540))

==

00,,758758 W

W_net_net = q= q_in_in-q-q_out_out = 2,051-0,171=1,293 btu= 2,051-0,171=1,293 btu

63 63 ,, 0 0 05 0511 ,, 2 2 29 2933 ,, 1 1

==

in in net net q q W W η η

(16)

16 16

Dual cycle

p

v

1 1 2 2 x x 33 4 4 q q_in_in q q_out_out

(17)

17

PRINSIP KERJA

MOTOR DUAL FUELED

Bahan Bakar Gas disemprotkan ke

dalam intake manifold, bercampur

dengan udara masuk ke dalam

silinder dan dikompresikan

Bahan bakar solar disemprotkan

sesaat sebelum TMA, untuk

memulai pembakaran (solar hanya

untuk memulai pembakaran)

Pembakaran selanjutnya terjadi

pada campuran udara dan bahan

bakar gas

Sisa pembakaran dibuang melalui

saluran buang oleh dorongan

langkah buang torak

(18)

18 18

))

T

(T

C

))

T

(T

C

))

T

(T

C

1

x x 3 3 p p 2 2 x x v v 1 1 4 4 v v

−−

++

−−

==

η

Performance dual cycle

 

_{Jika :}

k

C

vv P P

==

))

((

))

((

))

((

1

3 3 2 2 1 1 4 4 ,, x x x x Dual Dual th th

T

k

T

−−

++

−−

==

η