DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2018/02/BUKU... · Web viewBUKU PANDUAN PRAKTIKUM MOTOR BAKAR 2017/2018 Author Mas Sidik Created Date 03/01/2017

LABORATORIUM MOTOR BAKARJURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM MOTOR BAKAR 2017/2018

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Praktikum merupakan salah satu komponen yang penting dalam proses belajar

mengajar di perguruan tinggi. Tujuan kegiatan praktikum terutama untuk memberikan

pemahaman yang lebih mendalam kepada para mahasiswa terhadap teori yang telah

diberikan dalam proses perkuliahan dikelas. Bentuknya biasanya berupa kegiatan di

laboratorium dimana para mahasiswa melakukan percobaan untuk mempraktekkan suatu

teori atau karakteristik tertentu dari materi kuliah yang telah diberikan.

Tujuan kegiatan praktikum berbeda dengan tujuan kegiatan penelitian. Walaupun

keduanya sama-sama dilaksanakan di laboratorium. Praktikum bertujuan untuk

menerapkan teori yang sudah ada dengan tujuan membantu proses belajar mengajar.

Sedangkan penelitian bertujuan untuk mendapatkan teori baru dalam rangka

pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam program pendidikan perguruan tinggi jenjang

akademik dalam rangka mendidik calon sarjana yang menguasai ilmu pengetahuan yang

sudah ada serta mampu mengembangkan ilmu pengetahuan.

Praktikum mempunyai peranan penting, terutama untuk membantu memahami

teori, proses atau karakteristik dari berbagai fenomena dan hasil rekayasa dalam bentuk

rekayasa yang komplek sehingga sulit dipahami apabila hanya diterangkan melalui proses

perkuliahan di kelas.

Motor bakar atau internal combustion engine merupakan hasil rekayasa mekanisme

dari proses konversi energi yang sangat luas penggunaanya sampai saat ini, terutama

mesin-mesin alat transportasi, mesin-mesin pertanian dan lain lain. Motor bakar yang

digunakan sampai sekarang adalah jenis motor bakar torak (reciprocating engine) dan

mempunyai dua jenis, yaitu motor bensin (spark ignition engine) dan motor diesel

(compression ignition engine).

1.2 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum motor bakar adalah :

1. Mendapatkan berbagai karakteristik kinerja (performance characteristic) dari motor

bakar melalui kegiatan pengujian di laboratorium motor bakar yang dilakukan oleh

mahasiswa yaitu :



a. Karakteristik kinerja torsi terhadap putaran.

b. Karakteristik kinerja daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya mekanik (Nm)

terhadap putaran.

c. Karakteristik kinerja Mean Effective Pressure (MEP) terhadap putaran

d. Karakteristik kinerja Spesific Fuel Consumption (SFC) terhadap putaran

e. Karakteristik kinerja efisiensi indikatif (ηi), efisiensi efektif (ηe), efisiensi

volumetrik (ηv) terhadap putaran

f. Keseimbangan panas terhadap putaran

g. Karakteristik kinerja kandungan CO, CO2, O2, dan N2 dalam gas buang terhadap

putaran.

2. Evaluasi data karakteristik kinerja tersebut dengan membandingkannya dengan

karakteristik kinerja yang bersesuaian yang ada dalam buku referensi.

3. Menggambarkan diagram Sankey, yaitu diagram yang menggambarkan keseimbangan

panas yang terjadi pada proses pembakaran pada motor bakar.

4. Mengetahui pembakaran sempurna atau tidak yang ditunjukkan dengan emisi gas

buang berupa karbon monoksida.



BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Motor Kalor

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

……………………..

2.1.1 Motor Bakar Torak

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

……………………

A. Motor Bakar 4 Langkah

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………..

B. Motor Bakar 2 Langkah

…………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

……………………



2.2 Siklus Termodinamika Motor Bakar

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………..

2.2.1 Siklus Otto

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

……………………..

2.2.2 Siklus Diesel

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

……………..

2.2.3 Siklus Trinkler

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………

2.3 Pengertian Karakteristik Kinerja Motor Bakar

Karakteristik kinerja motor bakar adalah bentuk hubungan antar masing-masing

variabel indicator kinerja terhadap variabel indicator operasional suatu motor bakar

didapatkan dengan cara pengujian laboratorium dari mesin yang bersangkutan. Data yang



digunakan untuk menggambarkan bentuk hubungan antara variabel tersebut dapat berasal

dari pengukuran langsung selama pengujian, atau harus dihitung dari data yang diukur.

2.3.1 Indikator Kerja dan Indikator Operasional Motor Bakar

Beberapa indikator kinerja motor bakar yang biasa digunakan untuk mengetahui

kinerja suatu motor bakar diantaranya adalah:

1. Torsi

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………

2. Daya Indikatif (Ni)

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

…………………..

3. Daya Efektif (Ne)

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………….

4. Kehilangan Daya / Daya Mekanik (Nm)

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

…………………

5. Mean Effective Pressure (MEP)



…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………

6. Efisiensi Motor Bakar terdiri dari :

a. Efisiensi Termal Indikatif

ηi =

NiQb x 632 x 100 % (2-5)

b. Efisiensi Termal Efektif

ηe =

N e

Qb x 632 x 100 % (2-6)

c. Efisiensi Mekanis

ηm =

NeNi x 100 % (2-7)

d. Efisiensi Volumetrik

ηv =

Gs . z . 60γ a .n.V d .i x 100 % (2-8)

7. Beberapa Indikator Kerja yang lain, misalnya konsumsi bahan bakar spesifik (SFC),

kandungan polutan dalam gas buang dan neraca panas. Indikator operasional motor

bakar menunjukkan kondisi operasi dimana motor bakar tersebut dioperasikan. Dua

jenis indikator operasional sebagai variabel bebas dalam pengujian karakteristik

kinerja suatu motor bakar adalah :

1) Putaran kerja mesin (rpm)

2) Beban mesin / Daya efektifnya (Ne) pada putaran kerja konstan

Pengujian motor bakar dengan putaran mesin sebagai variabel bebas digunakan

untuk mesin mesin transportasi, yang biasanya beroperasi pada putaran yang berubah

ubah. Sedangkan pengujian motor bakar dengan daya efektif sebagai variabel bebas pada

putaran konstan digunakan pada motor bakar stasioner yang biasanya beroperasi pada

putaran konstan, terutama pada mesin penggerak generator listrik.



2.3.2 Jenis Karakteristik Kinerja Motor Bakar

Bentuk hubungan antar masing masing variabel indikator kinerja terhadap variabel,

indikator operasional suatu motor bakar didapatkan dengan cara pengujian laboratorium

dari mesin yang bersangkutan. Data yang digunakan untuk menggambarkan bentuk

hubungan antara variabel tersebut dapat berasal dari pengukuran langsung selama

pengujian, atau harus dihitung dari data yang diukur. Data seperti putaran mesin dan

temperatur dapat diukur langsung, tetapi daya, torsi, dan efisiensi dihitung berdasarkan

pengukuran terhadap parameter pembentuknya.

Pada pengujian dengan putaran mesin sebagai variabel bebas, jenis karakteristik

kinerja yang sering diperlukan adalah :

1) Daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya mekanik (Nm) terhadap putaran.

2) Torsi (T) terhadap putaran

3) Mean Efektif Pressure (MEP) terhadap putaran

4) Spesific Fuel Consumption (SFC) terhadap putaran

5) efisiensi indikatif (i) ,efesiensi efektif (e), efesiensi mekanis (m), efisiensi

volumetrik (v) terhadap putaran

6) Komposisi CO2, CO , O2 , dan N2 dalam gas buang terhadap putaran

7) keseimbangan panas terhadap putaran.

Rentang besar putaran dalam pengujian tersebut mulai dari putaran minimum

sampai melewati kondisi besar daya maksimum mesin.

2.4 Karakteristik Kinerja Motor Diesel

2.4.1 Hubungan Torsi, Spesific Fuel Consumption dan Daya Poros Spesific Fuel

Consumption terhadap Putaran.

a. Hubungan Torsi terhadap Putaran

Pada grafik ditunjukkan bahwa semakin tinggi putaran (rpm) maka torsi

semakin meningkat sampai mencapai titik maksimum pada putaran tertentu. Hal ini

disebabkan karena dibutuhkannya momen putar tinggi pada awal putaran poros

kemudian terjadi sifat kelembaman sehingga menurun pada putaran tertentu.



Gambar 2.7 Grafik Hubungan Daya Poros, Momen Putar, dan SFC terhadap PutaranSumber: Maleev (1973, p.299)

b. Hubungan Spesific Fuel Consumption terhadap Putaran

Dari gambar 2.7 terlihat bahwa pemakaian bahan bakar yang dimaksud

adalah jumlah putaran/ jumlah sirkulasi bahan bakar yang diperlukan untuk daya

yang dihasilkan dan grafik antara spesific fuel consumption dengan putaran

cenderung mengalami penurunan. Namun setelah mencapai titik optimum kembali

mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan konsumsi bahan bakar yang cenderung

tinggi karena diperlukan daya yang besar untuk penggerak awal mesin. Pada

putaran setelah titik optimum, grafik mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan

pembakaran kurang sempurna sehingga daya mengalami penurunan, inilah yang

menyebabkan SFC meningkat. Selain itu dengan naiknya putaran maka daya yang

dibutuhkan semakin besar

c. Hubungan Daya Poros terhadap Putaran

Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi nilai putaran maka daya poros

mengalami peningkatan sampai mencapai titik maksimum (titik dimana putaran

poros lebih rendah daripada putaran dimana daya indikatornya maksimum),

kenaikkan itu menunjukkan semakin besarnya daya efektif akibat dari daya indikasi

yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar semakin besar akibat putaran yang



terus bertambah. Kemudian mengalami penurunan pada putaran yang lebih tinggi.

Hal ini disebabkan karena adanya gesekan antara piston dengan silinder dalam

ruang bakar, pada bantalan, roda gigi, daya untuk menggerakkan pompa bahan

bakar, generator, pompa air, katup,dsb. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar

putaran menyebabkan gesekan yang terjadi juga besar, sehingga beban daya yang

harus ditanggumg daya indikasi semakin besar dan berpengaruh pada daya efektif

2.4.2 Hubungan Daya Indikatif, Daya Mekanis, dan MEP terhadap Putaran

Gambar 2.8 Grafik Hubungan putaran dengan daya, dan MEPSumber: Maleev (1973, p.299)

a. Hubungan Daya Mekanis terhadap Putaran

Pada grafik terlihat semakin tinggi putaran maka daya mekanis cenderung

meningkat. Tingkat kenaikan daya mekanis dibawah daya indikasi dan daya efektif.

b. Hubungan Mean Efective Pressure terhadap Putaran

Pada grafik hubungan putaran dengan MEP terlihat bahwa grafik

mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan putaran. Tetapi setelah mencapai titik

ultimate, harga tekanan efetif rata-rata mengalami penurunan.

c. Hubungan Daya Indikatif terhadap Putaran



Pada grafik hubungan daya indikasi dengan putaran terlihat bahwa kurva

yang awalnya naik setelah mencapi titik tertentu kurva tersebut akan cenderung

menurun. Dikarenakan semakin cepat putaran maka daya yang hilang akibat

gesekan juga semain besar sehingga menyebabkan penurunan daya indikasi.

2.5 Orsat apparatus

Orsat apparatus merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur dan

menganalisa komposisi gas buang. Untuk itu digunakan larutan yang dapat mengikat gas

tersebut dengan kata lain gas yang diukur akan larut dalam larutan pengikat. Masing -

masing larutan tersebut adalah :

a. Larutan Kalium Hidroksida (KOH), untuk mengikat gas CO2

b. Larutan Asam Kalium Pirogalik, untuk mengikat gas O2

c. Larutan Cupro Clorid (CuCl2), untuk mengikat gas CO

Gambar 2.10 Orsat ApparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brawijaya

Pada gambar di atas masing – masing tabung berisi :

I. Tabung pengukur pertama berisi larutan CuCl2

II. Tabung pengukur kedua berisi larutan asam kalium pirogalik

III. Tabung ketiga berisi larutan KOH



2.6 Diagram Sankey

…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………

2.7 Teknologi Motor Bakar Terbaru

…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

………………………………………

2.7.1 Definisi

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

…………………………..

2.7.2 Tujuan

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………….

2.7.3 Prinsip Kerja

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………..



2.7.4 Kelebihan dan Kekurangan

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………..

2.7.5 Aplikasi dan Cara Perawatan

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

…………………………………….



BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Waktu : ...................

Jam : ..................

Tempat : Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brwaijaya

3.2 Pelaksanaan Praktikum

3.2.1 Instalasi Percobaaan Motor Diesel

Peralatan praktikum yang tersedia adalah instalasi percobaan (test rig) lengkap,

yang terdiri dari :

Instalasi Percobaan Motor Diesel

Unit Motor Diesel sebagai obyek percobaan / penelitian.

Instrumen pengukur berbagai variabel yang diperlukan (barometer, higrometer,

aeorometer, orsat apparatus).

Peralatan bantu seperti instalasi air pendingin dan penyaluran gas buang.

Unit motor bakar yang digunakan adalah motor diesel dengan 4 silinder, dengan

spesifikasi sebagai berikut :

o Siklus : 4 langkah

o Jumlah silinder : 4

o Volume langkah torak total : 2164 cm3

o Diameter silinder : 83 mm

o Panjang langkah torak : 100 mm

o Perbandingan kompresi : 22 : 1

o Bahan bakar : Dexlite

o Pendingin : Air

o Daya Poros : 47 BHP / 3200 rpm

o Merk : Nissan, Tokyo Co.Ltd.

o Model : DWE – 47 – 50 – HS – AV

o Negara pembuat : Jepang



Gambar 3.1 Skema Instalasi Motor DieselSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

3.2.2 Alat Ukur dan Fungsinya

Alat ukur serta fungsinya yang digunakan saat praktikum adalah sebagai berikut :

a. Orsat apparatus

Digunakan untuk mengukur dan menganalisa gas buang (%).

Gambar 3.2 Orsat apparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



b. Barometer

Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer (mmHg).

Gambar 3.3 BarometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

c. Aerometer

Digunakan untuk mengukur massa jenis bahan bakar (kg/m3).

Gambar 3.4 AerometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



d. Flash Point

Digunakan untuk mengetahui titik nyala api suatu bahan bakar (oC).

Gambar 3.5 Flash PointSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

e. Diesel Engine Test Bed

Digunakan untuk mengetahui parameter-parameter yang menunjukkan karakteristik motor bakar.

Gambar 3.6 Diesel Engine Test BedSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



f. Stopwatch

Digunakan untuk mengetahui waktu konsumsi bahan bakar (s)

Gambar 3.7 StopwatchSumber:Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

g. Hygrometer

Digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara (%).

Gambar 3.8 HygrometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



h. Dynamometer

Digunakan untuk mengetahui gaya pembebanan pada poros (Kg).

Gambar 3.9 DynamometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

i. Tachometer

Digunakan untuk menghitung putaran mesin (rpm)

Gambar 3.10 TachometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



j. Flowmeter air pendinginan

Digunakan untuk mengukur debit aliran air pendinginan (liter/jam).

Gambar 3.11 Flowmeter air pendinginanSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

k. Flowmeter Bahan Bakar

Digunakan untuk mengukur konsumsi bahan bakar (ml).

Gambar 3.12 Flowmeter bahan bakar



Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

l. Manometer

Digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan dalam system (mmH2O).

Gambar 3.13 ManometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

m. Viscometer

Digunakan untuk mengukur viskositas fluida (η).

Gambar 3.14 ViscometerSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya



n. Bomb calorimeter

Digunakan untuk mengetahui kalor bahan bakar (Kcal/Kg)

Gambar 3.15 Bomb CalorimeterSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

3.3 Prosedur Pengambilan Data Praktikum

Setiap kelompok praktikum melaksanakan sendiri semua proses pengujian dan

pengambilan data yang diperlukan untuk memenuhi tujuan praktikum di atas. Dalam

melaksanakan proses pengujian tersebut, mahasiswa harus mengikuti semua aturan dan

tata tertib yang berlaku di laboratorium dan mengikuti semua petunjuk asisten

laboratorium yang bertugas.

Metode percobaan dengan variasi putaran, parameter yang diukur adalah :

1. Gaya Pengereman

2. Perbedaan Tekanan Masuk dan Keluar Nozzle

3. Kelembapan Udara

4. Suhu Gas Buang

5. Suhu Air Masuk dan Air keluar

6. Debit Bahan Bakar

7. Kandungan Gas Buang



8. Tekanan Udara

3.3.1 Prosedur Pengujian Motor Bakar

1. Persiapan Sebelum Mesin Beroperasi

a. Menyalakan pompa pengisi untuk mengisi air dalam tangki sampai level air mencapai

tinggi aman dan menyalakan cooling tower

b. Membuka kran air pada pipa-pipa yang mengalirkan air ke mesin dan ke

dinamometer.

c. Mengatur debit air yang mengalir pada flowmeter pada debit tertentu dengan

mengatur bukaan kran pada flowmeter.

d. Menekan switch power untuk menghidupkan alat-alat ukur.

e. Menghidupkan alarm air pendinginan yang akan memberitahu jika terjadi

overheating dan level air kurang.

f. Menyalakan dinamo power control dan atur kondisi poros mesin dalam keadaan tanpa

beban.

2. Cara Menghidupkan Mesin

a. Mengatur bukaan throttle sesuai yang diinginkan

b. Setelah semua persiapan di atas dipenuhi, menyalakan kunci kontak pada posisi

memanaskan mesin terlebih dahulu sampai indikator glow signal menyala.

c. Memutar posisi kunci ke posisi START sambil mengurangi pembebanan pada poros.

d. Setelah mesin menyala, biarkan mesin beroperasi beberapa saat untuk menstabilkan

kondisi mesin.

3. Cara Mengambil Data

a. Atur putaran mesin (rpm) dengan mengatur pembebanan pada dinamometer sampai

mendapatkan putaran yang diinginkan.

b. Tunggu kondisi mesin stabil kemudian lakukan pengambilan data yang diperlukan.



3.3.2 Prosedur Penggunaan Orsat Apparatus

Gambar 3.16 Orsat ApparatusSumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya

Cara penggunaan Orsat Apparatus :

1. Set ketiga tabung I, II, III pada ketinggian tertentu dengan membuka keran A, B, C

dan mengatur tinggi larutan pada tabung I, II, III dengan menaik – turunkan gelas B,

kemudian tutup keran A, B, C setelah didapatkan tinggi yang diinginkan. Posisi ini

ditetapkan sebagai titik acuan.

2. Naikkan air yang ada pada tabung ukur C sampai ketinggian air mencapai 50 ml

dengan cara membuka keran H dengan menaikkan gelas B. Setelah didapatkan tinggi

yang diinginkan, tutuplah kembali keran H.

3. Ambil gas buang dari saluran gas buang untuk diukur, salurkan melalui selang yang

dimasukkan ke dalam pipa H.

4. Buka keran H sehingga gas buang akan masuk dan mengakibatkan tinggi air yang ada

di tabung ukur C akan berkurang.

5. Setelah tinggi air pada tabung ukur turun sebanyak 50 ml (sampai perubahan air

mencapai angka 0) tutuplah keran H dan kita sudah memasukkan volume gas buang

sebanyak 50 ml.



6. Untuk mengukur kandungan CO2 buka keran A supaya gas buang bereaksi dengan

larutan yang ada pada tabung III dengan mengangkat dan menurunkan gelas B

sebanyak 5 – 7 kali.

7. Setelah 5 – 7 kali kembalikan posisi larutan III ke posisi acuan pada saat set awal dan

tutup keran C setelah didapatkan posisi yang diinginkan.

8. Baca kenaikan permukaan air yang ada pada tabung ukur C. Kenaikan permukaan air

merupakan volume CO2 yang ada pada 50 ml gas buang yang kita ukur.

9. Untuk mengukur kandungan O2 dan CO ulangi langkah 6 dan langkah 7 untuk keran B

dan keran A pada tabung II dan tabung I.

10. Baca kenaikan permukaan air pada tabung ukur C dengan acuan dari tinggi permukaan

air sebelumnya.

3.3.3 Rumus Perhitungan

Adapun rumus – rumus yang digunakan dalam perhitungan hasil percobaan adalah

sebagai berikut :

1. Momen Torsi

T=F×l (kg.m) (3-1)

Dimana : T : Torsi (kg.m)

F : besar gaya putar (kg)

l : panjang lengan dinamometer = 0,358 (m)

2. Daya Efektif

Ne= T×n716 ,2 (PS) (3-2)

Dimana : n : putaran (rpm)

Ne : daya efektif (PS)

T : momen torsi (kg.m)

3. Daya Efektif dalam kondisi standard JIS

Neo=k . Ne (PS) (3-3)

k=749Pa−Pw √273+θ

293 ;



Pw=ϕ . Ps

Dimana : Neo : daya efektif yang dikonfersi dalam JIS (PS)

k : faktor konversi


Pa : tekanan atmosfir pengukuran (mmHg)

Pw : tekanan uap parsial (mmHg)

θ : rata-rata temperatur ruangan saat pengujian (°C)

ϕ : kelembamam udara (%)

Ps : Tekanan udara standar pada temperatur θ (mmHg)

4. Mean Effectife Pressure (MEP)

Pe = Neo×0 , 45×z

Vd×i×n ( kg/cm2 ) (3-4)

Dimana : Pe : tekanan efektif (kg/cm2 )

Neo : daya efektif (PS)

z : jumlah putaran poros engkol

n : putaran poros engkol (rpm)

i : jumlah piston

Vd : volume langkah (m3)

5. Fuel Consumption

FC=Vt×ρ×3600

1000 (kg/jam) (3-5)

ρ dexlite = 0,836 gr/mL

Dimana : FC : Konsumsi bahan bakar (kg/jam)

V : Volume bahan bakar (ml)

ρ : Massa jenis bahan bakar (gr/ml)

T : Waktu konsumsi bahan bakar (s)

6. Panas Hasil Pembakaran

Qb=FC . LHV BahanBakar (kcalJam

)

(3-6)



Dimana : Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

LHV BahanBakar : Low Heating Value (kcal/kg)

7. Berat Jenis udara

γa=γo .× (Pa−ϕ . Ps )760

×273273+θ

+ϕ . γw

(3-7)

Dimana : γa : Berat jenis udara (kg/m3)

Pa : Tekanan atmosfer pengukuran (mmHg)

Ps : Tekanan udara standard pada temperatur tertentu (mmHg)

: Relative Humidity / Kelembapan Relatif (%)

o : Berat jenis udara kering pada 760 mmHg

: Temperatur bola kering(oC)

8. Koefisien Udara

ε=P1−P2

P1

(3-8)

Dimana : P1−P : beda tekanan pada nozzle (mmH2O)P1 : tekanan atmosfer saat pengujian (mmHg)

ε : koefisien udara

9. Massa alir udara melalui nozzle

Gs=α . ε . π . d2

4 √2 . g . γ a (P1−P2 ) (kg/s) (3-9)

Dimana : Gs : Massa alir udara melalui nozzle (kg/s)



α : Koefisien kemiringan nozzle = 0,822

ɛ : Koefisien udara

d : diameter nozzle = 0,048 m

g : Gaya gravitasi = 9,81m/s2

γa : Berat jenis udara (kg/m3)

P1 – P2 : Perbedaan tekanan pada nozzle (mmH2o)

10. Massa Alir gas buang

Gg=Gs+ FC3600 (kg/s) (3-10)

Dimana : Gg : massa alir gas buang (kg/s)

Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)


11. Panas yang terbawa gas buang

Qeg=Gg .Cpg . (Teg−Tud ) X 3600 (kcal/jam) (3-11)

Dimana : Cpg : panas jenis gas buang (kcal/kg.oC)

Teg : suhu gas buang (°C)

Tud : temperatur(°C)

Gg : massa alir gas buang (kg/s)

Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)

12. Efisiensi kerugian dalam exhaust manifold (ηg )

ηg=QegQb

x 100 %

(3-12)

Dimana : ηg : efisiensi kerugian (%)


Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

13. Kerugian Panas Pendinginan (Qw)



Qw =ρ.Ww.Cpw (Two-Twi) (kcal/jam) (3-13)

Dimana : ρ : Massa jenis air = 1 kg/liter

Ww : debit air pendinginan (liter/jam)

Cpw : panas jenis air = 1 kcal/kg.oC

Two : temperatur air keluar (oC)

Twi : temperatur air masuk (oC)

14. Efisiensi Kerugian Panas dalam cooling water(ηw )

ηw=QwQb

x 100 %

(3-14)

Dimana : ηw : efisiensi kerugian panas (%)

Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)


15. Efisiensi Thermal Efektif (ηe )

ηe=NeQb

×632×100 %

(3-15)

Dimana : ηe : efisiensi efektif (%)



16. Efisiensi mekanis (ηm )

ηm=100 %−(ηg+ηw+ηe )(3-16)

Dimana : ηm : efisiensi gesekan (%)

ηg : efisiensi kerugian gas buang (%)

ηw : efisiensi kerugian air pendinginan (%)



ηe : efisiensi efektif (%)

17. Daya hasil pembakaran bahan bakar (Nb)

Nb=LHV BB . FC632 (kcal/jam) (3-17)

Dimana : LHV BahanBakar : Low Heating Value (kcal/kg)


18. Daya mekanis

Nf =ηf xQf100 %

(3-18)

Dimana : Nf : daya mekanis (PS)

ηm : efisiensi mekanis (%)

Nb : daya hasil pembakaran bahan bakar (PS)

19. Daya Indikasi

Ni=Ne+Nm(PS) (3-19)

Dimana : Ni : daya indikasi (PS)


Nm : daya mekanis (PS)

20. Spesific Fuel Consumption Effective

SFCe=FCNe

(3-20)

Dimana : SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective



21. Spesific Fuel Consumption Indicated



SFCi= FCNi

(3-21)

Dimana : SFCi : Spesific Fuel Consumption Indicated


Ni : daya indikatif (PS)

22. Panas Hasil Pembakaran yang diubah menjadi Daya Efektif

Qe=632. Ne(3-22)

Dimana : Qe : panas efektif (kcal/jam)


23. Panas yang hilang karena sebab lain

Qpp=Qb−Qeg−Qw−Qe(3-23)

Dimana : Qpp : panas yang hilang karena sebab lain (kcal/jam)



Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)

Qe : panas efektif (kcal/jam)

24. Efisiensi Thermal Indikasi

ηi=NiQb

×632×100 %

(3-24)

Dimana :ηi : efisiensi indikasi (%)

Ni : daya indikasi (PS)


25. Efisiensi Mekanis

ηm=NeNi

x 100 %

(3-25)



Dimana : ηm : efisiensi mekanis (%)

Ni : daya indikasif (PS)


26. Efisiensi Volumetrik

ηv=Gs . z . 60

γ a .n .Vd .ix100 %

(3-26)

Dimana : ηv : efisiensi volumetric (%)

z : jumlah poros engkol

Vd : volume engkol (m3)

I : langkah mesin

Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)

n : putaran poros (rpm)

γa : Berat jenis udara (kg/m3)

27. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar

R= GsFC

x3600

(3-27)

Dimana : R : rasio udara bahan bakar

Gs : aliran udara melalui nozzle (kg/s)


28. Rasio Udara Bahan Bakar Teoritis

C12,3 H22+17 ,85(O2+3 ,76 N2 )→12, 3CO2+11 ,1 H2 O+67 ,116 N2(3-28)

Ro=( A / F )s

(α+ β4 )M O2+3 ,76(α+ β

4 )M N2

α M C+β M H

Dimana : Ro : Rasio udara bahan bakar teoritis

M O2 : Massa relatif oksigen



M N 2 : Massa relatif nitrogen

M C : Massa relatif karbon

M H : Massa relatif hidrogen

29. Faktor Kelebihan Udara

λ= RRo

(3-29)

Dimana : λ : faktor kelebihan udara

R : rasio udara bahan bakar

Ro : rasio udara dalam bahan bakar teoritis

30. Faktor Koreksi Standard

A=P st

P [ TT st ]

0,5

=

Pst

P [ T+273T st+273 ]

0,5

(3-30)

Dimana : A : faktor koreksi

Pst : tekanan atmosfer = 760 mmHg

Tst : 25 ˚C

P : tekanan udara atsmosfer (mmHg)

T : temperatur ruangan (oC)

31. Daya Efektif Standard

( Ne ) st=A . Ne(3-31)

Dimana : ( Ne ) st : daya efektif standar (PS)

A : faktor koreksi


32. Torsi Efektif Standard



(T )st=A . T(3-32)

Dimana : (T )st : torsi efektif standar (kg.m)

A : faktor koreksi

T : torsi (kg.m)

33. Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standard

( SFCe )st=SFCe

A(3-33)

Dimana :( SFCe )st : Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standar

SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective

A : faktor koreksi

34. Analisa Gas Buang

Komposisi gas Buang dapat dihitung dengan persamaan berikut :

% CO2 =

Vco2

Veg x 100% (3-34)

% O2 =

Vo2

Veg x 100% (3-35)

% CO =

VcoVeg x 100% (3-36)

% N2 =

VN 2

Veg x 100% (3-37)

Dimana : VCO2 : Volume CO2

VO2 : Volume O2

VCO : Volume CO

VN2 : Volume N2

Veg : Volume exhaust gas



Documents

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2018/02/BUKU... · Web viewBUKU PANDUAN PRAKTIKUM MOTOR BAKAR 2017/2018 Author Mas Sidik Created Date 03/01/2017