Lapak Diesel

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN(MOTOR DIESEL)

Kelompok 15IDRIS MASYHURI / 1306481966INSHANU GHALIH WIBOWO / 1205239264IRFAN SYAHDI RIZKI / 1206245746PIUS VEPA PUNTOADJI / 1206238015JAYA WARDHANA / 1206260734KAUTSAR SEGARAMADA / 1206238791

Dosen:Prof. Dr. Ir. Adi Surjosatyo, M.Eng.Dr. Ir. Imansyah Ibnu Hakim, M.Eng.Asisten Praktikum: Aditia Aulia

DEPARTEMEN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulisan laporan akhir praktikum Prestasi Mesin modul Motor Diesel ini dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Semoga laporan yang telah dibuat ini dapat bermanfaat bagi pembacanya, mendapatkan nilai yang baik dan dapat menambah wawasan bagi pembaca, khususnya pada penulis sendiri.

Laporan praktikum ini disusun penulis setelah melakukan praktikum dalam jangka waktu tertentu, serta berdasarkan data-data yang didapatkan selama praktikum dilakukan sehingga laporan ini dapat dipertanggungjawabkan hasilnya.

Ucapan terima kasih tak lupa penulis haturkan kepada semua asisten praktikum, rekan-rekan kelompok, serta semua pihak yang telah membantu penulis saat melakukan praktikum serta membantu dalam penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari bahwa laporan ini sangatlah jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mempersilakan bagi semua pihak jika memiliki saran maupun kritik membangun untuk perbaikan laporan ini dan untuk kemajuan ilmu pengetahuan.

Terima kasih, semoga laporan ini dapat bermanfaat dan memberi efek positif bagi kita semua.

Jakarta, 11 Mei 2015

Kautsar Segaramada

DAFTAR ISI

BAB 1 PENDAHULUAN1.1Latar Belakang Memenuhi aspek praktikum dari perkuliahan KKE. Memenuhi keingintahuan penulis mengenai cara kerja mesin Diesel Memenuhi keingintahuan penulis mengenai karakteristik mesin Diesel

1.2TujuanTujuan pengujian Motor Diesel adalah untuk mengetahui karakteristik dari motor diesel yang diuji, kemudian hasilnya digambarkan dalam bentuk grafik karakteristik. Beberapa grafik karakteristik yang dapat dipergunakan untuk menilai performance atau kemampuan suatu motor diesel antara lain:

Karakteristik motor diesel pada berbagai kecepatan putaran (n)Grafiknya : IHP, BHP, BMEP, Brake Torque, BSFC, danm effisiensi vs kecepatan putaran.

1.3Manfaat

BAB 2DASAR TEORI

2. 1 Teori DasarSatuan yang digunakan adalah Internasional System Units. i. Dynamometer Reading DESKRIPSI SIMBOL SATUAN Torque T NmBalance reading F NTorque arm length L mmTime t sRevolutions n rpmPower output BHP kWDynamometer constant K1

ii. Fuel Consumption DESKRIPSI SIMBOL SATUAN Fuel gauge calibrated volume Vg LFuel consumption BFC L/hSpecific fuel consumption BSFC L/Kw-hDensity of fuel Xf Kg/LLower Calorifie Value Hf J/Kg

iii. Engine DimensionsDESKRIPSI SIMBOL SATUAN Cylinder diameter d mmPiston stroke s mmNumber of cylinders NConstant 2 stroke K2 14 stroke K2 2Swept volume Vs lClearance volume VcCompression ratio r

iv. Engine Performance DESKRIPSI SIMBOL SATUAN Indikated power IKwMechanical Losses MKwBrake mean effective pressure pKN/m2Friction mean effective pressure mKN/m2Mechanical efficiency mech Air standard efficiency aThermal efficiency th

v. Air ConsumptionDESKRIPSI SIMBOL SATUAN Diameter of measuring orifice D mmVolume of air box VB M3Orifice coefficient K3Temperature of air Ta KBarometric pressure Pa KN/m2Density of air a Kg/m3Velocity across orifice U m/sGas constant ho CmH2OEngine volumetric efficiency R J/kgoKvi. Energy Balance DESKRIPSI SIMBOL SATUAN Heat of combustion of fuel H1 J/sEnthalpy of exhaust gas H2 J/sEnthalpy of inlet air H3 J/sHeat to cooling water Q1 J/sOther heat losses Q2 J/sExhaust temperature Te oCEngine cooling water flow qw L/sCooling water inlet temperature T1 oCCooling water outlet temperatur T2 oC

2.2 Fasilitas Pengujian dan Analisa Fasilitas pengujian merupakan factor utama yang mempengaruhi relevannya data-data hasil pengujian dan analisa-analisa terhadap karakteristik pengujian yang didapat. Fasilitas-fasilitas pengujian yang terpenting dalam pengujian motor bakar adalah sebagai berikut : 1. Measurement of output torque and power 2. Measurement of speed 3. Measurement of fuel consumption 4. Measurement of air mechanical losses in engine 5. Measurement of air consumption 6. Measurement of heat losses 7. Exhaust gas analisys

i. Measurement of Output torque and power Untuk mengukur besarnya output-torque dari suatu motor dapat digunakan alat-alat ukur seabagai berikut : a) Electrical Dynamometer Torque :

diamana : F = Balance reading atau Balance reading added weight (N) L = Torque arm length

Dari kedua persamaan diatas didapat :

b) Hydraulic Dynamometers Khusus untuk Hydrolic dynamometer ini, balance reading dan added weight dinyatakan langsung dalam satuan torque ( Nm )

Maka :

Dari rumus diatas dapat dianalisa karakteristik motor pada berbagai kecepatan putaran. Grafiknya : BHP, Brake Torque Vs Kecepatan Putaran

ii. Pengukuran Kecapatan Putaran Untuk menggambarkan karakteristik Torque-speed, diperlukan tachometer. Dalam pengukuran karakteristik-karakteristik laiinya seperti power output dan fuel consumption dipergunakan stopwatch. Pada Electrical Dynamometer biasanya dilengkapi dengan counter yang dapat dipasang dan dilepaskan secara manual. Cara mengukur speed dengan memasang counter untuk periode waktu tertentu guna mencatat putaran dan waktu. Sedangkan pada hydraulic dynamometer biasanya sudah dilengkapi dengan counter yang bekerja secara terus-menerus. Dalam hal ini harus dipergunakan stopwatch untuk mencatat waktu antara saat mulai pengukuran dan akhir pengukuran.

iii. Measurement of fuel Consumption Pengukuran atas kebutuhkan bahan bakar yang dipergunakan dapat dilaksanakan dengan Plint Fuel Gauge. Pada prinsipnya alat tersebut terdiri dari tabung yang didalamnya dibatasi dengan sekat (spacer) dan antara setiap spacer yang berurutan mempunyai volume : 50 100 200 cc. dengan stop-watch dapat diketahui waktu yang diperlukan untuk pemakaian sejumlah bahan bakar tertentu. Rumus : A. Fuel Consumption

Dimana : Vg = Calibrated volume of fuel gauge (L) t = time to consumen calibrated volume (sec)

B. Specific Fuel consumption and power Untuk mengetahui thermal efficiency perlu diketahui besarnya specific fuel consumption.

Kecepatan putaran moor dapat juga dihitung dengan mempergunakan counter dan stop watch sebagai berikut :

(rpm)

Dimana : N = Jumlah putaran dalam waktu t

Performance suatu motor disebut sebagai brake mean effective atau bmep. Ini menyatakan tekanan rata-rata yang diperlukan untuk menggerakkan piston selama langkah kerja guna menghasilkan power output, bilamana tidak ada mechanical losses. Power output dari motor dalam hubungannya dengan bmep :

Dimana : p= bmep (kN/m2) Vs= swept volume of engine (L) K2= 1 for a 2-stoke engine 2 for a 4-sroke engine

Sedangkan swept volume

Dimana : d = diameter cylinder (mm) s = piston stroke (mm) N = jumlah silinder

Maka :

Electrical Dynamometers :

Hydraulic dynamometer :

Brake thermal efficiency :

Dimana : Hl = Lower calorific value ( J/Kg )f = Density of fuel at 200C ( Kg / l )

Dari rumus-rumus diatas dapat dianalisa karakteristik motor pada putaran konstan dengan berbagai pembebanan.

Grafiknya : BSFC, BFC, Thermal efficiency Vs BMEP / BHP.

iv. Measurement of mechanical losses in engine Penyebab kerugian mekanis dalam motor bakar : Gesekan antara piston dengan dinding silinder, bantalan bantalan dan bagian yang bergesekan lainnya seperti : roda gigi, chamshaft dsb. Keperluan daya untuk menggerakkan mekanisme katup, fuel pump, lubricating oil pump, cooling water pump dan sebagainya.

Kerugian pemompa atau pumping losses kadangkala ikut terhitung dalam kerugian mekanis, hal ini tergantung pada method pengukuran kerugian mekanis yang diperlukan. Pimping losses. Pumping losses adalah kerugian daya yang dipergunakan untuk penghisapan udara/mixture ke dalam silinder dan pendorong gas bekas keluar dari silinder.

Beberapa pengukuran kerugian mekanis : Measurement of mechanical losses by motoring. Measurement of mechanical losses from indicator diagram. Measurement of mechanical losses by extrapolation of William line. Estimation of mechanical losses by means of morse test.

A. Measurement of Mechanical losses by Motoring Prinsipnya adalah mengukur besar daya yang diperlukan untuk memutar engine tanpa terjadi pembakaran didalam silinder. Metode ini hanya dapat dijalankan bila engine di kopel dengan electric dynamometer yang sekaligus berfungsi sebagai penggeruk. Caranya : Menghidupkan mesin sampai engine steady Memutuskan perapian atau stop bahan bakar sehingga tidak terjadi pembakaran dalam silinder. Mengukur daya yang diperlukan untuk memutar engine sampai ke putaran penuh, pengukuran harus dilakukan sebelum engine menjadi dingin Mempergunakan dead weigh pada dynamometer, karena torque yang diperlukan untuk memutar engine mengakibatkan casing dari dynamometer akan bereaksi dalam arah yang berlawanan dengan arah ketika dynamometer menyerap daya dari engine.

Rumus : Mechanical losses M (Kw)

Mechanical efficiency :

IMEP

Dari rumus-rumus tersebut di atas dapat dianalisa karakteristik engine pada berbagai kecepatan putaran.Grafiknya: IMEP, FMEP, BMEP, BHP vs putaran.

B. Measurement of mechanical losses from indicator diagramPrinsipnya adalah pengukuran indicated power output langsung dari indicator diagram dan pada saat yang bersamaan juga diadakan pengukuran terhadap brake power output sehingga besarnya mechanical power dapat dihitung. Metode ini hanya berlaku bila tersedia fasilitas untuk pengambilan indicator diagram secara teliti.Diagram yang dihasilkan dengan mempergunakan Oscilloscpoe kurang sesuia untuk tujuan ini sebaiknya dipergunakan Maihak-Indicator.Caranya:Hitung luas diagram yang dihasilkan oleh indicator diagram dengan menggunakan planimeter, kemudian dibagi dengan panjang (absis) dari diagram. Kalikan dengan skala tekanan (ordinat) dari diagram.Hasilnya : Sedangkan dari pengukuran Power Output dapat dihitung besarnya:Jadi :

C. Measurement if mechanical losses by Extrapolation of Williams LinePrinsipnya adalah pengukuran fuel consumption pada putaran konstan dengan berbagai pembebanan, kemudian digambarkan dalam grafik fuel consumption vs BMEP.Metode ini khusus dipergunakan untuk mengukur kerugian mekanis pada motor diesel, dimana pengisapan udara tanpa Throttled.Caranya: Dari grafik BFC vs BMEP diketahui bahwa garis consumption atau Williams Line merupakan garis lurus dari nol sampai rated power output = 75% Apabila garis tersebut diteruskan / ekstrapolasi samapi fuel consumption = 0, maka perpotongannya dengan sumbu BMEP merupakan mechanical power (n) Sedangkan BMEP dihitung pada maksimum power output (p)

Mechanical Efficiency

D. Estimation of Mechanical Losses by mean of Morese TestPrinsipnya adalah menghitung indicated power output dari setiap silinder dengan terlebih dahulu mengadakan pengukuran terhadap power output dari engine dimana pembakaran dalam satu silinder dimatikan secar berturut-turut.Metode ini hanya dapat dilaksanakan pada engine yang mempunyai silinder banyak (misalnya 4 silinder) dan hasilnya merupakan suatu pendekatan belaka dan ketelitiannya agak menyangsikan, karena dalam metode ini diterapkan dua anggapan/asumsi yang perlu dipertanyakan kebenarannya sebagai berikut: Pemutusan atau penghentian pembakaran pada setiap silinder tidak mempengaruhi kesempurnaan pembakaran pada silinder-silinder lainnya. Berkurangnya atau selisih power output engine pada salah satu silinder dihentikan pembakarannya terhadap power output total engine adalah sama dengan indicated power output dari silinder yang pembakarannya dihentikan.Caranya: Jalankan / hidupkan engine sampai berjalan normal pada maksimum power output dan kemudian hentikan/matikan pembakaran pada salah satu silinder dengan cara sebagai berikut: Motor Diesel : buka sambungan pada pipa bahan bakar antara fuel pump dengan injector. Selanjutnya ukur torque output engine pada putaran konstan.Rumus: Indicated power output of individual cylinder

Dimana :I1, I2, .. = Indicated power output of individual cylinderP1, P2, .= Measured power output with combustion suppressed in each cylinder (1, 2, 3, 4).

Indicated power output engine

Mechanical losses

Mechanical efficiency

Rumus-rumus dasar di atas dapat juga diperhitungkan dalam bentuk persamaan dari : , pada putaran konstan sehingga didapat persamaan sebagai berikut:

v. Measurment of Air ConsumptionEfficiency volumetric sangat mempengaruhi performance dari suatu motor bakar karena power output yang dihasilkan tergantung sekali besarnya terhadap jumlah udara/mixture yang dapat dihisap oleh piston dalam silinder. Pengukuran jumlah udara yang dihisap dilaksanakan dengan Air Consumption Motor, TE40 dengan prinsip mengukur pressure drey dari aliran udara yang melalui suatu orifice yang telah diketahui diameter dan coeffisien of dichargenya dan kemudian menghitung. Pengukuran pressure drey dilaksanakan dengan inclined manometer.Rumus-rumus:a. Hubungan antara beda tekanan dan kecepatan dari ekspansi bebas gas

Dimana:= density of air, kg/m3 U = velocity, m/sp = pressure difference, N/m3 Beda tekanan diukur dalam cm of water. 1 cm H2O = 98,1 N/m2. di mana h0 = head across orifice, cm H2O

b. Density udara di mana pa = barometric pressure, kN/m2 Ta = air temperature, K R = 287 J/kgKKombinasi persamaan a dan b :

c. Volumetric rate of flow melalui orifice

Dimana :Va = volumetric rate of flow, l/secD = orifice diameter, mmK3 = coefficient of discharge of orifice

d. Massa rate of flow

Bila dipergunakan orifice dengan sisi tajam maka K3=0,6 dan rumus c dapat disederhanakan sebagai berikut:

e. Volumetric Efficiency

Dimana :K2 = constant,1 untuk 2-stroke2 untuk 4-strokeVs = swept volume, liters.

Dari rumus di atas dapat diketahui karakteristik engine pada berbagai kecepatan putaran.Grafik: vol terhadap putaran.

vi. Measurement of Heat LossesPersamaan umum kesetimbangan energy dalam motor bakar dapat ditunjukkan sebagai berikut:

Dimana:P = power output of engineH1 = heat combustion of fuelH2 = enthalpy of exhaust gasH3 = enthalpy of inlet airQ1 = heat to cooling waterQ2 = other heat losses.Semua harga tersebut di atas dinyatakn dalam: watt (Joule/sec). Sedangkan masing-masing harga pada ruas kanan persamaan di atas adalah:a. Dimana :HL= lower calorific value of fuel, J/kgf = density of fuel, kg/ltrBFC = fuel consumption. l/h

b. Dimana :ma = massa rate of flow air at engine inlet kg/secCp = specific heat of air at constant pressure J/kgTa = temperature of air at inlet, 0C.

c. Dimana :Te = exhaust gas temperature, C.Perhitungan H2 dengan mempergunakan rumus di atas adalah merupakan pendekatan saja dengan beberapa asumsi, bahwa specific heat dari asap yang mempunyai massa sama dengan jumlah massa udara dan bahan bakar yang diisap ke dalam silinder adalah sama specific heat dari udara masuk.Metode ini dapat dilaksanakan dengan mempergunakan exhaust indicator and thermocouple RE2-3. Untuk perhitungan yang lebih teliti dipergunakan Exhaust Calorimeter TE 90, di mana gas buang didinginkan sampai temperature tertentu dengan cara mengalirkan air ke dalam calorimeter.

d. Dimana :qw = rate of flow engine cooling water l/secT2 = cooling water outlet temp. CT1 = cooling water inlet temp. CDari perhitungan dengan rumus-rumus di atas akan dapat diketahui karakteristik (heat balance) engine pada suatu putaran tertentu.Grafik : heat balance vs BHP

BAB 3 DATA DAN PENGOLAHAN

3.1Data Hasil PengukuranDari pengukuran saat praktikum dilakukan, didapatkan beberapa data penting, diataranya adalah data kecepatan putaran mesin, volume bahan bakar, waktu konsumsi bahan bakar, temperatur udara masuk inlet, temperatu pada outlet, debit radiator coolant, konsumsi udara, tekanan ambien, temperatur ruangan, temperatur gas buang, serta torsi dari mesin Diesel yang di tes. Berikut adalah tabel data yang didapatkan.NonVgtT-inT-outQLPaTaTeTorsi

(rpm)(L)(sec)(K)(K)(L/sec)(cmH2O)(kPa)(K)(K)(Nm)

112000,02566322.15324.150,530,7101,325306.15315,150,45

214000,02560324.15326.150,550,9101,325306.15318,150,8

316000,02554327.15330.150,561101,325306.15325,151,1

418000,02545329.15332.150,5751,2101,325306.15333,151,2

520000,02544331.65333.150,5831,6101,325306.15343,151,4

3.2Perhitungan BHP, BFC, BSFC, BMEP, Va, ma, th, dan volData-data yang telah didapatkan seperti tertera pada subbab sebelumnya akan diolah untuk mendapatkan parameter-parameter karakteristik yang diperlukan dari motor Diesel yang di uji. Pengolahan data yang pertama adalah untuk mendapatkan torsi dan tenaga dari mesin Diesel yang di uji. Pada praktikum ini, digunakan electrical dynamometer. Berikut adalah pengolahan dari data yang didapatkan sebelumnya. NonBHPBFCBSFCBMEPVamathvol

(rpm)(Kw)(L/sec)(L/Kw-h)(kN/m)(L/sec)(kg/sec)

112000,056 1,36 24,292,2616,12 0,019 0,00387 0,65

214000,1201,5012,50 4,1518,290,0210,007520,63

316000,1801,679,285,4519,280,0220,010130,58

418000,2302,008,706,1921,110,0240,010800,57

520000,2902,057,707,0224,380,0280,012210.59

Contoh Perhitungan @1200 rpmPower

Fuel Consumption

BSFC

BMEP

Va ma

th

vol

3.4Perhitungan FHP, IHP, mek, IMEP, dan FMEPDengan menggunakan metode Least Square, didapatkan perhitungan sebagai berikutNoBHP (x)BFC (y)XYXY

(kW)(l/s)

10,0561,360,00311,8500,0762

20,1201,500,01442,2500,1800

30,1801,670,03242,7900,3006

40,2302,000,05294,0000,4600

50,2902,050,08414,2030,5945

Tabel hasil perhitunganNonFHPIHPmekIMEPFMEP

(rpm)

112005,655,71 0,0098230,5223522,45

214005,655,770,0208199,679599,52

316005,655,830,0309176,525712,62

418005,655,880,0391158,264047,57

520005,655,940,0488143,882948,36

Contoh perhitungan @1200 rpm

3.5Perhitungan Heat Losses H1, H2, H3, Q1, dan Q2Tabel hasil perhitunganNonH1H2H3Q1Q2

(rpm)

1120014461,336101,785826,744438,229748,01

2140015950,006808,036440,084605,7010976,23

3160017757,677296,916746,757034,1610172,87

4180021266,678170,497630,097222,5813503,46

5200021798,349794,838586,773661,5316928.46

Contoh Perhitungan @1200 rpm

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASANBAB V KESIMPULAN DAN SARANDAFTAR PUSTAKA