MESIN PENGGERAK UTAMA (Prime Mover)

Oleh : Loekman Satibi Irfan Purnawan Lisa Nazifah

Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

Hak Cipta 2013 pada penulis,Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan seba-gian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.

Ruko Jambusari No. 7AYogyakarta 55283Telp. : 0274-889836; 0274-889398Fax. : 0274-889057E-mail : info@grahailmu.co.id

Satibi, Loekman; Purnawan, Irfan; Nazifah, LisaMESIN PENGGERAK UTAMA (Prime Mover)/Loekman Satibi; Irfan Purnawan; Lisa Nazifah- Edisi Pertama Yogyakarta; Graha Ilmu, 2013 xviii + 230 hlm, 1 Jil. : 23 cm.

ISBN: 978-602-262-090-7

1. Teknik 2. Mesin I. Judul

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, hanya berkat petunjuk-Nya maka kami mampu menulis buku ini. Buku ini berjudul Mesin Penggerak Utama dan bukan Mesin Penggerak Mula. Hal ini semata-mata karena kekhawatiran kami akan adanya kesalahan pengertian bahwa mesin ini berfungsi seperti dinamo starter mobil. Setelah mobil hidup, dinamo starter tidak hidup lagi. Sementara Mesin Penggerak Utama akan selalu bekerja selama sistem bekerja. Lagipula untuk membangkitkan listrik yang merupakan bentuk energi dambaan umat manusia dalam jumlah besar hanya mungkin dilakukan menggunakan Mesin Penggerak Utama ini, yaitu Motor Bakar dan Turbin (PLTD, PLTU, PLTN dan PLTA).

Pada Jurusan Teknik Kimia, mata kuliah Mesin Penggerak Utama dimaksud-kan untuk mengenalkan fungsi mesin ini sebagai sarana bantu operasional pabrik (Utility). Bab I dan Bab II berisi uraian singkat tentang hakikat listrik dan cara pembangkitannya untuk mengantar ke hakikat Mesin Penggerak Utama. Bab III sampai Bab VII membahas tentang motor bakar mulai dari pengertian motor ba-kar, mesin pembakaran-dalam, mesin pembakaran-luar, mesin dua-langkah, mesin empat-langkah, mesin penyalaan-busi, mesin penyalaan-tekan (Bab III), termo-dinamika dalam motor bakar (Bab IV), karburator (Bab V), sistem penyala (Bab VI), dan Bab VII membahas Proses Pembakaran. Bab VIII khusus membahas turbin. Bab IX sampai Bab XII membahas ketel uap mulai dari pengertian mesin uap, diagram dasar, klasifikasi, unjuk kerja dan efisiensi ketel uap (Bab IX). Bab X membahas fungsi pokok pembakar (burner), klasifikasi pembakar untuk ke-tiga macam bahan bakar, gas, cair dan padat. Bab XI membahas bahan bakar dan proses pembakaran untuk ketiga macam bahan bakar. Bab XII yang merupakan bab terakhir membahas air umpan ketel dan pengkondisiannya.

KATA PENGANTAR

vi Mesin Penggerak Utama

Pengalaman penulis utama sebagai Kepala Bagian Produksi PT Ajinomoto Indonesia Mojokerto Factory selama 6 tahun, mengajar mata kuliah Mesin Penggerak Utama di Jurusan Teknik Kimia FT-UMJ sejak tahun 1979 sampai sekarang dan berkolaborasi dengan Box Hill Institute of Technology and Further Education, Australia dalam menyelenggarakan Basic Operator Training selama dua bulan di Amoco Mitsui Indonesia, AMI, Cilegon, dirasa sangat membantu dalam penulisan buku ini.

Semoga buku ini bermanfaat baik bagi para pembaca maupun mereka yang bekerja di Pembangkit Tenaga Listrik. Semua kritik yang mengarah ke perbaikan buku ini kami terima dengan ucapan terima kasih dan kami akan berusaha memperbaiki kekurangan-kekurangan yang ada.

Jakarta, 1 April 2013Loekman Satibi, Irfan Purnawan, Lisa Nazifah

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR TABEL xv

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Atom 2 1.2 Mesin Penggerak Utama (Prime Movers) 2

BAB 2 PEMBANGKIT LISTRIK 3

2.1 Cara Menggeser Elektron Valensi 3

BAB 3 MOTOR BAKAR 13

3.1 Introduksi 13 3.2 Mesin Pembakaran Dalam dan Pembakaran Luar 14 3.3 Mesin Penyalaan Busi dan Penyalaan Tekan 14 3.4 Mesin Dua-Langkah dan Empat-Langkah 15 3.5 Mesin Pembakaran Tipe Lain 17

BAB 4 DASAR TERMODINAMIKA 19

4.1 Introduksi dan Definisi Efisiensi 19

4.2 Siklus Standar Udara Ideal 19

viii Mesin Penggerak Utama

4.3 Contoh Soal 30 4.4 Soal-soal 33 4.5 Penyelesaian 34

BAB 5 KARBURATOR 39

5.1 Latar Belakang 39 5.2 Hukum-hukum Reaksi Kimia 39 5.3 Fungsi Karburator 40 5.4 Prinsip Kerja Karburator 41 5.5 Cara Kerja Karburator 44 5.6 Jenis Karburator 46 5.7. Contoh Soal 50

BAB 6 SISTEM PENYALA 53

6.1. Pendahuluan 53 6.2 Sistem Penyalaan Tekan dan Penyalaan Busi 53 6.3 Rangkuman 59

BAB 7 PROSES PEMBAKARAN 61

7.1 Pendahuluan 61 7.2 Kimia Pembakaran 64 7.3 Termodinamika Pembakaran 69 7.4 Disosiasi 74 7.5 Pembakaran dalam Mesin Penyalaan Busi 75 7.6 Pembakaran di dalam Mesin Penyalaan Tekan 78 7.7 Bahan Bakar dan Aditif 80 7.8 Emisi Mesin 91 7.9 Model Pembakaran 95 7.10 Kesimpulan 99 7.11 Contoh-contoh 99 7.12 Soal-soal 109

BAB 8 TURBIN 115

8.1 Pendahuluan 115 8.2 Klasifikasi Turbin 115

ixDaftar Isi

8.3 Gaya, Usaha dan Daya 128 8.4 Soal-soal 138 8.5 Jawaban 139

BAB 9 KETEL UAP 141

9.1 Pendahuluan 141 9.2 Diagram Dasar Suatu Ketel Uap 142 9.3 Tipe dan Klasifikasi Ketel Uap 143

9.4 Ketel Uap Tekanan Tinggi dan Tekanan Rendah 158 9.5 Ketel Air Panas, Temperatur Tinggi dan Temperatur Rendah 159 9.6 Unjuk Kerja dan Efisiensi 160

9.7 Hubungan Masukan dan Luaran 161 9.8 Neraca Massa dan Energi Panas 162 9.9 Metode Perhitungan Efisiensi 166

BAB 10 PEMBAKAR (BURNER) 181

10.1 Pendahuluan 181 10.2 Pembakar Gas 182 10.3 Pembakar Minyak 185 10.4 Pembakar Batubara 189 10.5 Rangka Bakar Batubara 190 10.6 Efisiensi Peralatan Pembakaran Bahan Bakar 193

BAB 11 BAHAN BAKAR DAN PROSES PEMBAKARAN 195

11.1 Persyaratan Fisik Pembakaran 195 11.2 Kimia Pembakaran 196 11.3 Udara Pembakaran Berlebih 199 11.4 Gas Alam dan Pembakarannya 205 11.5 Pembakaran Bahan Bakar Minyak 205 11.6 Pembakaran Batubara 207 11.7 Bahan Bakar Pengganti Campuran Propana-Udara 208 11.8 Bahan Bakar Kombinasi 210 11.9 Indeks Efisiensi Pembakaran Baru 212

x Mesin Penggerak Utama

BAB 12 AIR UMPAN KETEL DAN PENGONDISIANNYA 213

12.1 Pendahuluan 213 12.2 Pemanasan dan Deaerasi 214 12.3 Penanganan Kimia Secara Internal dan Eksternal 214 12.4 Penggunaan Kondensat 219 12.5 Blowdown 220

BAB 13 PEMANFAATAN PANAS SISA 223

13.1 Pendahuluan 223 13.2 Economizer 223 13.3 Pemanas Udara (Air Preheater) 225 13.4 Memungut Panas dari Blowdown dan Ventilasi dari Deaerator 228

NOMENKLATUR 231

DAFTAR PUSTAKA 234

TENTANG PENULIS 235

-oo0oo-