MOTOR BAKAR TORAK

Motor bakar torak (piston) terdiri dari silinder yang dilengkapi dengan piston. Piston bergerak

secara translasi (bolak-balik) kemudian oleh poros engkol dirubah menjadi gerakan berputar. 1. Siklus Otto – Motor Bensin (siklus udara volume konstan)

1. Motor 4 Tak Adalah motor yang memerlukan empat kali langkah torak (dua kali ke atas dan

dua kali ke bawah) untuk memperoleh satu kali usaha di ruang pembakaran. Langkah gerak torak tersebut berturut-turut adalah :

1. Langkah isap (intake stroke)

Pada langkah ini klep pemasukan (intake) terbuka dan klep pengeluaran (exhaust) tertutup. Piston bergeran dari TMA

ke TMB, volume bertambah tekanan berkurang, maka bahan bakar + udara dihisap masuk ke silinder, tetapi karena

silinder berhubungan dengan udara luar maka tekanan udara pada silinder pada akhir langkah penghisapan tetap 1

atmosfer .

2. Langkah kompresi (compression stroke) Pada langkah ini klep pemasukan dan pembuangan

tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Bahan bakar + udara ditekan dengan proses isentropik dan tekanan pada akhir kompresi sekitar 7 atm. Proses pembakaran dimana klep

pemasukan dan klep pembuangan tertutup dan bahan bakar + udara dibakar karena loncatan bunga api listrik dari busi. Proses ini dianggap sebagai proses pemasukan kalor. C8H18

+12,5O2-- 8CO2 +9H2O+panas

3. Langkah Usaha/kerja (power stroke)

Pada langkah ini klep pemasukan dan pengeluaran tetap tertutup. Karena tekanan meningkat

akibat panas pembakaran, mengakibatkan piston terdorong dan menghasilkan kerja. Piston bergerak dari TMA ke TMB.

Proses pembuangan panas , pada saat ini klep pemasukan dan pengeluaran tertutup, sebagian panas dibuang melalui proses radiasi, konveksi dan rambatan pada bahan logam dari silinder

4. Langkah pembuangan sisa pembakaran (exhaust stroke)

Pada langkah ini klep pemasukan tertutup dan klep pengeluaran terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendesak

keluar sisa pembakaran pada silinder dan proses ini terjadi pada tekanan konstan.

Torak yang mencapai kedudukan paling atas disebut torak mencapai titik mati atas (TMA) dan torak yang mencapai

kedudukan paling bawah (TMB).

b. Motor 2 Tak Adalah mesin yang memerlukan dua kali langkah torak (satu kali ke

atas/ascending stroke dan satu kali ke bawah/discending stroke) untuk memperoleh satu kali

usaha di ruang pembakaran.

5. Langkah atas Torak bergerak ke atas maka di ruang pembakaran akan terjadi kompresi dan

dengan adannya loncatan bunga api listrik pada busi, terjadi pembakaran bahan bakar di ruang pembakaran. Di ruang karter, dengan adanya gerakan torak ke atas, volumenya bertambah

besar dan tekanannya menjadi lebih kecil dari udara luar, sehingga udara luar masuk ke karter melalui karburator dan terjadilah percampuran udara dan bahan bakar di ruang karter.

6. Langkah bawah

Torak bergerak ke bawah maka di ruang pembakaran terjadi langkah usaha. Pada saat torak mencapai lubang pembuangan (exhaust port), sisa pembakaran akan keluar dan pada saat torak

mencapai lubang pembilasan (scavenging port), campuran bahan bakar dan udara dari ruang karter masuk ke ruang pembakaran. Di ruang karter volumenya akan turun dan tekanannya

bertambah besar, sehingga campuran udara dan bahan bakar akan masuk ke ruang pembakaran melalui lubang pembilasan.

2. Siklus Diesel (Siklus udara tekanan konstan)

a. Langkah isap (intake) Pada langkah ini klep pemasukan (intake) terbuka dan klep pengeluaran (exhaust) tertutup. Piston bergeran dari TMA ke TMB, udara murni dihisap

masuk ke ruang silinder.

b. Langkah kompresi (compression)

Pada langkah ini klep pemasukan dan pembuangan tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA.

Udara murni ditekan sampai 15 atm atau lebih Pemasukan kalor, bahan bakar di semprotkan masuk ke silinder melalui injektor dengan tekanan tinggi, sehingga terjadi pembakaran dan

terjadi pada tekanan konstan.

c. Langkah Usaha/kerja (power) Pada langkah ini klep pemasukan dan pengeluaran tetap tertutup. Karena adanya pembakaran tekanan meningkat sehingga piston terdorong dan

menghasilkan kerja. Piston bergerak dari TMA ke TMB.

d. Langkah pembuangan sisa pembakaran (exhaust) Pada langkah ini klep pemasukan tertutup

dan klep pengeluaran terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendesak keluar sisa pembakaran .

Klasifikasi Mesin Fluida Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi utuk merubah energi mekanik menjadi energi potensial dan sebaliknya,

merubah energi mekanik dalam bentuk fluida, dimana fluida yang dimaksud adalah air, uap, dan gas. Berdasarkan

pengertian diatas maka secara umum mesin – mesin fluida dapat digolongkan dalam dua golongan yaitu :

1.Golongan mesin – mesin kerja , yaitu berfungsi untuk merubah energi mekanis menjadi energi fluida, contohnya :

pompa, blower, compressor, dll

A.Pengertian Pompa

Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke

tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk nggerakkan sudu-

sudu menjadi energi tekanan pada fluida.

Klasifikasi Pompa Menurut prinsip perubahan bentuk energi yang terjadi, pompa dibedakan menjadi :

1. Positive Displacement Pump Disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan

untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah.

Yang termasuk enis pompa ini adalah :

a.Pomparotary Sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah

pompa yang tertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa

rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth).

Macam-macam pompa rotary :

· Pomparoda gigi luar

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap,

cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan

ditekan keluar apabila giginya bersatu lagi

· Pomparoda gigi dalam

Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian

luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke

sisi hisap pompa.

· Pompacuping (lobe pump)

Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal aksinya dan mempunyai 2 rotor atau lebih dengan

2,3,4 cuping atau lebih pada masing-masing rotor. Putaran rotor tadi diserempakkan oleh roda gigi luarnya.

· Pompasekrup (screw pump)

Pompa ini mempunyai 1,2 atau 3 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa yang diam. Pompa sekrup tunggal

mempunyai rotor spiral yang erputar di dalam sebuah stator atau lapisan heliks dalam (internal helix stator). Pompa 2

sekrup atau 3 sekrup masing-masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler).

Sumber : William Wolansky & Arthur Akers, Modern Hydroulics,1990,102

· Pompa baling geser (vane Pump)

Pompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal

bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2 baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

b.Pompa Torak (Piston)

Pompa torak mengeluarkan cairan dalam jumlah yang terbatas selama pergerakan piston sepanjang langkahnya.

Volume cairan yang dipindahkan selama 1 langkah piston akan sama dengan perkalian luas piston dengan panjang

langkah. Macam-macam pompa torak :

• Menurut cara kerja

· Pompatorak kerja tunggal

Sumber : Schematy Pump

· Pompatorak kerja ganda

Gambar 7 : Pompa kerja ganda

Sumber : Schematy Pomp

· Pompatorak silinder tunggal

· Pompa torak silinder ganda

a. Swashplate pump

b. Bent – axis pump

Sumber : it.geocities.com

2. Dynamic Pump /Sentrifugal Pump

Merupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama sebuah motor dengan sudu impeler berputar dengan kecepatan

tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan

keluar volut. Prosesnya yaitu :

- Antara sudu impeller dan fluida Energi mekanis alat penggerak diubah menjadi nergi kinetik fluida.

- Pada Volut Fluida diarahkan kepipa tekan (buang), sebagian energi kinetik fluida diubah menjadi energi tekan.

Yang tergolong jenis pompa ini adalah :

a.Pomparadial. Fluida diisap pompa melalui sisi isap adalah akibat berputarnya impeler yang menghasilkan tekanan vakum pada sisi

isap. Selanjutnya fluida yang telah terisap terlempar keluar impeler akibat gaya sentrifugal yang dimiliki oleh fluida

itu sendiri. Dan selanjutnya ditampung oleh casing (rumah pompa) sebelum dibuang kesisi buang. Dalam hal ini

ditinjau dari perubahan energi yang terjadi, yaitu : energi mekanis poros pompa diteruskan kesudu-sudu impeler,

kemudian sudu tersebut memberikan gaya kinetik pada fluida.

trifugal yang besar, fluida terlempar keluar mengisi rumah pompa dan didalam rumah pompa inilah energi kinetik

fluida sebagian besar diubah menjadi energi tekan. Arah fluida masuk kedalam pompa sentrifugal dalam arah aksial

dan keluar pompa dalam arah radial. Pompa sentrifugal biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head medium

sampai tinggi dengan kapasitas aliran yang medium. Dalam aplikasinya pompa sentrifugal banyak digunakan untuk

kebutuhan proses pengisian ketel dan pompa-pompa rumah tangga.

b.Pompa Aksial (Propeller)

Berputarnya impeler akan menghisap fluida yang dipompa dan menekannya kesisi tekan dalam arah aksial karena

tolakan impeler. Pompa aksial biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head rendah dengan apasitas aliran

yang besar. Dalam aplikasinya pompa aksial banyak digunakan untuk keperluan pengairan.

c.PompaMixed Flow (Aliran campur) Head yang dihasilkan pada pompa jenis ini sebagian adalah disebabkan oleh gaya sentrifugal dan sebagian lagi oleh

tolakan impeler. Aliran buangnya sebagian radial dan sebagian lagi aksial, inilah sebabnya jenis pompa ini disebut

pompa aliran campur

TURBIN GAS

Gas turbine pada dasarnya adalah engine penghasil panas dimana energy dibangun dan dikonversi ke mechanical

energy melalui proses thermodinamika untuk menghasilkan tenaga putar (CYCLE). Putaran ini disebut Brayton

Cycle. Gerakan putar tersebut adalah

Udara di kompresi (Compression)

Bahan yang dicampurkan ke dalam udara yang sudah di kompressi dan dinyalakan (Combustion).

Udara mengembang, gas hasil pembakaran mengembang dan masuk ke nozzles (Expansion).

Pembuangan gas hasil pembakaran dikeluarkan ke udara bebas (Exhaust). Operasional Udara dihisap masuk ke compressor section melalui saluran udara (air inlet) oleh compressor rotor, pertama energy

disalurkan ke compressor rotor oleh starter motor dan kemudian diambil alih oleh turbine section setelah setelah mulai

terjadi pembakaran.

Udara yang dikompressi melalui diffuser dimana sebagian kineticnya dirubah (dikonversi) ke pressure energy

dan masuk kedalam ruang pembakaran (combustion chamber) dimana fuel diinjeksikan ke dalam udara bertekanan

tersebut. Selama engine start cycle, torch (api) terjadi diruang bakar (combustion chamber) yang dinyalakan oleh spark

plug yang mendapat pasokan fuel dari fuel line itu sendiri. Torch (api) kemudian menyalakan campuran fuel dan udara

yang memasuki ruang bakar (combustion chamber). Torch akan mati jika sudah berlangsung pembakaran dengan

sendirinya. Kelangsungan pembakaran akan terus terjadi jika terdapat cukup aliran udara yang telah dikompressi dan fuel.

Naiknya temperature dengan cepat menghasilkan kenaikan velocity yang sangat cepat pula dengan pressure yang

cukup konstan. Hasilnya gas panas mengembang di turbine section dimana gerakan putar atau kinetic energy dari

turbine rotor yang dihasilkan oleh dua acting force pada turbine blade. Tenaga dorong (Impulse) dan reaksi

menghasilkan gas dengan velocity tinggi memutar 2 gas producer dan power turbine rotor. Rotor dari gas producer terpisah satu sama lain dengan rotor power turbine, 2 stage dari gas producer memutar

engine compressor dan accessoriesnya saja. Sedangkan single stage power turbine rotor menyerap energy yang ada

dan melepaskan gas serta memberikan tenaga untuk menjalankan equipment melalui drive shaft.

Selama acceleration / deceleration forward stages dari compressor akan lebih effisien dibandingkan adengan aft stages,

dari ketidak seimbangan ini dapat menimbulkan stagnate yang akan mengakibatkan stall. Untuk mencegah stall

variable vane assemblies berada posisi pembukaan minimum selama acceleration / deceleration, hambatan volume

udara dapat mencegah terjadinya stall. Sekali speed naik, 2 section dari compressor akan balance dan variable vanes

akan bergerak ke pembukaan maksimum. Bleed valve terbuka selama acceleration / deceleration untuk mengurangi back pressure dari kelebihan udara

yang selanjutnya akan mencegah stall.

Mesin Pendingin

1. Kompresor Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem mesin pendingin. Kompresor berfungsi memompa bahan pendingin

keseluruh bagian kulkas Kompresor akan memompa gas refrigerant dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sisi

tekanan tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake (sisi tekanan rendah) Ada 3 kerja yang dilakukan oleh kompresor yaitu :

Fungsi penghisap : proses ini membuat cairan refrigerant dari evaporator dikondensasi dalam temperatur yang

rendah ketika tekanan refrigerant dinaikkan.

Fungsi penekanan : proses ini membuat gas refrigerant dapat ditekan sehingga membuat temperatur dan

tekanannya tinggi lalu disalurkan ke kondensor, dan dikabutkan pada temperatur yang tinggi.

Fungsi pemompaan: proses ini dapat dioperasikan secara kontinyu dengan mensirkulasikan refrigerant

berdasarkan hisapan dan kompresi.

2. Kondensor Kondensor berfungsi sebagai alat penukaran kalor ,menurunkan temperatur refrigran dari bentuk gas menjadi cair.

Kondensor di dalam sistem air conditioner merupakan alat yang digunakan untuk merubah gas refrigrant bertekanan

tinggi menjadi cairan. 3. Filter (receiver drier)

Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, dan ia juga berisikan fiber dandesiccant (bahan

pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan uap air dari sirkulasi refrigerant. Filter / Reciever drier

mempunyai 3 fungsi , yaitu menyimpan refrigerant, menyaring benda-benda asing dan uap air dengan desiccant dan filter agar tidak bersirkulasi pada sistem mesin pendingin, dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigrant

sebelum dimasukkan ke katup ekspans Receiver-drier menerima cairan refrigerant bertekanan tinggi dari kondensor

dan disalurkan ke katup ekspansi (katup ekspansi).

4. Pipa Kapiler Komponen ini berfungsi untuk menurunkan tekanan cairan bahan pendingin sebelum masuk ke evaporator. Pipa

kapiler dipasang setelah komponen filter dyer (strainer),dengan dililitkan.

5. Evaporator Zat pendingin cair dari receiver drier dan kondensor harus dirubah kembali menjadi gas dalam evaporator, dengan

demikian evaporator harus menyerap panas, agar penyerapan panas ini dapat berlangsung dengan sempurna, pipa–pipa

evaporator juga diperluas permukaannya dengan memberi kisi–kisi (elemen) dan kipas listrik (blower), supaya udara

dingin juga dapat dihembus ke dalam ruangan.

6. Accumulator

Accumulator berfungsi sebagai penampung sementara refrigeran cair bertemperatur rendah dan campuran minyak

pelumas evaporator. Selain itu, accumulator juga berfungsi mengatur sirkulasi aliran bahan refrigeran agar bisa keluar

masuk melalui saluran yang terdapat di bagian atas accumulator menuju ke saluran isap kompresor.

7. Thermostat Jika suhu pengabutan refrigrant menurun dibawah 0°C maka akan terbentuk pembekuan (frost)pada fin evaporator

dan hal ini menyebabkan menurunya aliran udara serta kapasitas pendinginan menurun..

8. Katup ekspansi Tekanan zat pendingin yang berbentuk cair dari kondensor, saringan harus diturunkan supaya zat pendingin menguap,

dengan demikian penyerapan panas dan perubahan bentuk zat pendingin dari cair menjadi gas akan berlangsung

dengan sempurna sebelum keluar evaporator. 10. Bahan Pendingin (Refrigerant) Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair, ataupun sebaliknya. Jenis bahan

pendingin sangat beragam. Setiap jenis bahan pendingin memiliki karakteristik yang berbeda 11. Fan motor Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin.Pada mesin pendingin kulkas ada dua jenis fan 12. Defrost Heater

Untuk menghancurkan salju yang ada dalam mesin pendingin kulkas. Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian

kecil kulkas defrost dilengkapi dengan pemanas ( heater ). Pemanas berfungsi mencairkan bunga es yang terdapat di

evapurator. selain itu pemanas dapat mencegah terjadinya penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan

buah di bawah rak es.

Prinsip Kerja AC

Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja

(refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di

kondensor.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent

fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun

besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi

kalor yang diambil evaporator dari substansi yang akan didinginkan.

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan

dengan tekanan refrigent yang berada pada pipa-pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondensor dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent

dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent

berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent

akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat

sedemikian rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi

sangat turun. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika

dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser. Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase

cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi

yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang

akan didinginkan.