TUGAS AKHIR

PERANCANGAN STIRLING ENGINE TIPE BETA

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Strata

Satu (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Darma Persada

Disusun Oleh :

NAMA : PANJI ASMORO

NIM : 2012250015

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DARMA PERSADA

JAKARTA

2015

i

LEMBAR PENGESAHAN

Telah diperiksa dan diterima dengan baik oleh Dosen Pembimbing Tugas Akhir,

untuk melengkapi dan memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna mengikuti ujian

tugas akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Darma Persada.

Nama : .......................

NIM : 20.....................

Jurusan : Teknik Mesin

Judul Tugas Akhir : ...............................................................

Jakarta, 20

Pembimbing Penulis

( ) ( )

Ketua Jurusan Teknik Mesin

( Ir. Asyari Daryus, SE. MSc.)

LEMBAR PERNYATAAN

Nama :

NIM :

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Telah disidangkan pada tanggal ........................................ dihadapan panitia

sidang serta para dosen penguji dan dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik

Mesin Program Strata Satu (S1).

Menyetujui

Ir.

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

LEMBAR PERNYATAAN

Nama :

NIM :

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi ini saya susun sendiri berdasarkan

hasil penelitian, bimbingan dan panduan dari buku-buku referensi lain yang

terkait dan relevan dengan materi Tugas Akhir atau Skripsi ini.

Demikianlah pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya.

Jakarta, 20

( )

ABSTRAK

Tulis Abstrak anda di sini.

i

DAFTAR ISI

ABSTRAK................................................................................................................i

DAFTAR ISI............................................................................................................ii

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................iv

DAFTAR TABEL....................................................................................................v

BAB I PENDAHULUAN.....................................................................................1

1.1 Latar Belakang.........................................................................................1

1.2 Perumusan Masalah.................................................................................2

1.3 Tujuan Penulisan......................................................................................2

1.4 Pembatasan Masalah................................................................................2

1.5 Metodologi Penelitian..............................................................................3

1.5.1 Jenis Penelitian.................................................................................3

1.5.2 Sifat Penelitian.................................................................................4

1.5.3 Pengumpulan Data...........................................................................4

1.5.4 Metode Analisa Data........................................................................4

1.6 Sistematika Penulisan..............................................................................5

BAB II LANDASAN TEORI.................................................................................6

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................11

BAB IV PEMBAHASAN.....................................................................................12

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................13

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................14

ii

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Logo Unsada......................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.2 Logo Universitas Darma Persada......Error! Bookmark not defined.

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hasil pengambilan data.........................Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.2 Hasil Perhitungan..................................Error! Bookmark not defined.

v

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Isu kenaikan harga dan kelangkaan bahan bakar memaksa para ilmuwan

memikirkan cara pembuatan mesin yang hemat bahan bakar. Sistem engine yang

banyak digunakan sejumlah pabrik dalam menjalankan mesin sekarang ini dinilai

banyak pihak kurang efisien dan boros bahan bakar. Selain itu juga menyebabkan

polusi udara yang memicu pemanasan global (Sinar Harapan, 2001).

Dalam usaha meningkatkan konversi yang bisa didapat dari perubahan

energi panas menjadi kerja, mesin stirling memiliki potensi untuk mencapai

efisiensi tertinggi dari semua mesin kalor, secara teori sampai efisiensi maksimal

mesin Carnot, meskipun dalam prakteknya usaha ini masih dibatasi oleh berbagai

sifat-sifat non-ideal baik itu dari fluida kerjanya maupun bahan dari mesin itu

sendiri, seperti gesekan, konduktivitas termal dan titik lebur.

Mesin stirling dapat dioperasikan melalui berbagai sumber panas, seperti

tenaga matahari, kimia maupun nuklir. Dibandingkan dengan mesin pembakaran

internal, mesin Stirling memiliki potensi untuk lebih efisien, lebih tenang, dan

lebih mudah perawatannya.

1

Berdasarkan uraian di atas, maka kami akan membuat aplikasi fisis dari

stirling engine secara mudah dan sederhana. Di samping memberikan gambaran

kepada mahasiswa melalui demonstrasi stirling engine juga sebagai tahap

pembelajaran bagi mahasiswa untuk mengajukan hipotesa tentang prinsip stirling

engine dengan mengingat konsep mekanika fluida dan hukum termodinamika.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang atau uraian tersebut di atas, maka

permasalahan bisa dirumuskan sebagai berikut:

1. bagaimana membuat sebuah mesin stirling

2. Bagaimana sistem kerja mesin stirling

3.  Parameter apa saja yang harus diperhatikan dalam pengoperasian

stirling engine.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan dari skripsi ini adalah :

1. Membuat stirling engine secara mudah dan sederhana.

2. Menjelaskan prinsip kerja stirling engine.

3.Mendemonstrasikan stirling engine sebagai alat peraga.

1.4 Pembatasan Masalah

Karena luasnya cakupan permasalahan di atas, maka penulis membatasi

bahasan permasalahan sebagai berikut:

2

1. Membuat perancangan gambar stirling engine.

1.5 Manfaat Penelitian

Memberikan gambaran kepada mahasiswa melalui demonstrasi stirling

engine dan sebagai tahap pembelajaran bagi mahasiswa untuk mengajukan

hipotesa tentang prinsip stirling engine dengan mengingat konsep mekanika fluida

dan hukum termodinamika.

1.5 Metodologi Penelitian

Penulisan skripsi ini dilakukan berdasarkan fakta-fakta yang objektif agar

kebenarannya dapat dipertanggungjawabkan baik secara teoritis maupun

pengujiannya.

1.5.1 Jenis Penelitian

Dalam penelitian yang mencakup alat stirling engine, penulis

menggunakan metode-metode berikut:

a) Penelitian Kepustakaan (Library Research) yaitu dengan cara

menghimpun bahan-bahan pengetahuan ilmiah yang bersumber dari

buku-buku, dan tulisan-tulisan ilmiah yang erat kaitannya dengan

materi penulisan ini.

b) Penelitian Lapangan (Field Research) yaitu dengan cara

mengadakan pengujian dan pengetesan melalui praktek.

3

1.5.2 Sifat Penelitian

Dalam penelitian ini penulis menggunakan deskriptif yaitu suatu penelitian

yang bertujuan untuk menggambarkan keadaan atau gejala dan objek yang diteliti

dengan mengambil suatu kesimpulan yang bersifat umum.

1.5.3 Pengumpulan Data

Pada penulisan ini pengumpulan data dikelompokkan atas dua jenis data

yaitu:

a) Data Primer

Diperoleh melalui pengujian alat stirling engine dalam kegiatan

operasionalnya dan juga melakukan pengamatan atas hasil peneltian untuk

dapat diambil langkah apa yang harus dilakukan dalam penelitian tersebut.

b) Data Sekunder

Dengan mempelajari teori-teroi yang didapat dari literatur, dokumen, dan

bahan pustaka lainnya yang berhubungan dengan objek penelitian.

1.5.4 Metode Analisa Data

Data yang diperoleh dari penelitian, dilakukan analisis baik secara teori

maupun melalui perhitungan.

4

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan penyusunan skripsi, maka dalam hal ini penyusun

membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi

dari tiap-tiap bab.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menerangkan latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan

penulisan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika

penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini menerangkan teori-teori tentang stirling engine

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini berisikan tentang data yang diperlukan dalam penelitian, alat dan

bahan yang dipergunakan dan tahapan – tahapan dalam mengolah data.

BAB IV PEMBAHASAN

Berisi tentang perhitungan yang berkaitan dengan objek setelah melaksanakan

pengujian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini memuat kesimpulan serta saran-saran dari tulisan ini.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

Mesin Stirling didefinisikan sebagai mesin regenerasi udara panas siklus

tertutup. Prinsip dari rangkaian kerja alat ini adalah suatu alat yang mengkonversi

energi panas menjadi daya mekanis secara bergantian antara pemadatan

(kompresi) dan pemuaian dari jumlah udara yang tetap pada temperatur yang

berbeda (G. Walker, 1971).

Dalam usaha meningkatkan konversi yang bisa didapat dari perubahan

energi panas ke kerja, mesin stirling memiliki potensi untuk mencapai efisiensi

tertinggi dari semua mesin kalor, secara teori sampai efisiensi maksimal mesin

Carnot, meskipun dalam prakteknya usaha ini masih dibatasi oleh berbagai sifat-

sifat non-ideal baik itu dari fluida kerjanya maupun bahan dari mesin itu sendiri,

seperti gesekan, konduktivitas termal, titik lebur, dll. Mesin ini dapat dioperasikan

melalui berbagai sumber panas seperti tenaga matahari, kimia maupun nuklir.

Dibandingkan dengan mesin pembakaran internal, mesin Stirling memiliki

potensi lebih efisien, lebih tenang, dan lebih mudah perawatannya.

Belakangan ini, keuntungan mesin Stirling terus meningkat, hal ini

mungkin disebabkan karena adanya kenaikan harga energi, kelangkaan sumber

6

energi, sampai kepedulian tentang masalah lingkungan seperti pemanasan global.

Aplikasi mesin stirling seperti pompa air, pembangkit listrik.

2.2 Siklus Mesin Stirling

Siklus Stirling terdiri atas empat tahap termodinamika antara lain;

1. Poin 1-2, Perluasan Isotermal.

Udara berekspansi secara isotermal, pada temperatur konstan T1 dari v1 ke

v2. Kalor yang diberikan sumber eksternal diserap selama proses. Kerja yang

dilakukan selama proses 1-2 :

 

7

2. Poin 2-3, Isokhorik.

Udara lewat melalui regenerator dan didinginkan pada volume konstan ke

temperatur T3. Pada proses ini kalor dibuang ke generator.

Kerja ygang dilakukan selama proses 2-3 :

3. Poin 3-4, Kompresi Isotermal.

Udara dikompresi secara isotermal di dalam tabung dari V3 ke V4. Lagi

kalor dibuang oleh udara.

Kerja yang dilakukan selama proses 3-4 :

8

4. Poin 4-1, Isokhorik.

Udara dipanaskan pada volume konstan ke temperatur T1 dengan

melewatkan udara ke regenerator dalam arah yang berlawanan dengan proses 2-3.

Pada proses ini kalor diserap oleh udara dari regenerator.

Kerja yang dilakukan selama proses 4-1 :

Sehingga kerja total system adalah :

 

9

10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

11

BAB IV PEMBAHASAN

12

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

13

DAFTAR PUSTAKA

1. Ulungan, Raja. 1989. Dasar-Dasar Termodinamika Teknik. Jakarta :

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

14