Gambar 5. Siklus Stirling. Sekarang kita lihat empat tingkat siklus Stirling. Misalkan silinder mesin berisi

Transkripsi

1 Siklus Stiling Silus ini ditemukan oleh Stiling, dimana tedii dai dua oses isotemal dan dua oses olume konstan Dua oses teakhi tejadi dengan bantuan sebuah egeneato untuk membuat siklus ini eesibel Diagam - dan -s siklus ini ditunjukkan oleh gamba Gamba Siklus Stiling Sekaang kita lihat emat tingkat siklus Stiling Misalkan silinde mesin beisi m kg udaa ada keadaan awal, yang ditunjukkan oleh titik ingkat etama Udaa beeksansi secaa isotemal, ada temeatu konstan dai ke Kalo yang dibeikan sumbe ekstenal disea selama oses Kalo yang dibeikan keja yang dilakukan selama oses isotemal Q ln ingkat kedua mr ln mr ln /, asio eksansi Sekaang udaa lewat melalui egeneato dan didinginkan ada olume konstan ke temeatu Poses ini digambakan oleh gafik - ada diagam - dan -s Pada oses ini kalo dibuang ke geneato Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 76

2 Kalo yang dileaskan ke geneato m C ingkat ketiga Udaa dikomesi secaa isotemal di dalam silinde mesin dai ke Poses ini digambakan oleh gafik - ada diagam - dan -s Lagi kalo dibuang oleh udaa Kalo yang dileaskan oleh udaa: Q ln ingkat keemat mr ln mr ln /, asio komesi eakhi, udaa dianaskan ada olume konstan ke temeatu dengan melewatkan udaa ke egeneato dalam aah yang belawanan dengan oses - Pada oses ini kalo disea oleh udaa dai egeneato selama oses ini, yaitu oses - Kalo yang disea oleh udaa mc mc kaena elihat bahwa kalo yang dileaskan ke egeneato selama oses - adalah sama dengan kalo yang diambil dai egeneato selama oses - jadi, tidak ada etukaan kalo ke sistem selama oses-oses ini Petukaan kalo hanya tejadi selama dua oses isotemal Keja yang dilakukan Kalo yang disulai Kalo yang dibuang mr ln mr ln mr ln dan efisiensi: η Keja yang dilakukan Kalo yang disulai mr ln mr ln Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 77

3 Catatan: Efisiensi siklus Stiling adalah sama dengan siklus Canot Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa siklus adalah eesibel, dan semua siklus eesibel memunyai efisiensi yang sama Jika efisiensi egeneato adalah η maka kalo yang diambil dai egeneato selama oses - adalah: mc - η Dalam hal ini: η mr ln mr ln + mc R ln R ln + C η η Siklus Eicsson Gamba 6 Siklus Eicsson Siklus ini ditemukan oleh Eicsson, yang tedii dai dua oses isotemal dan dua oses tekanan konstan Diagam - dan -s ditunjukkan oleh Gamba 6 Saat ini siklus Eicsson banyak digunakan dalam embuatan tubin gas jenis siklus tetutu Misalkan mesin beisikan m kg udaa yang osisi awalnya ditandai oleh titik ada diagam - dan -s ingkat etama Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 78

4 Udaa dianaskan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu, yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 6 Kalo yang dibeikan ke udaa: mc i ingkat kedua Udaa dibiakan beeksansi secaa isotemal yaitu ada temeatu konstan dai olume awal ke yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 6 Keja ada eksansi eksotemal memanfaatkan sebagian dai kalo yang dibeikan ada tingkat etama Kalo yang dimanfaatkan selama eksansi isotemal: ln / mr ln / mr ln / asio eksansi ingkat ketiga Sekaang udaa didinginkan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 6 Kalo yang dileaskan oleh udaa: mc ingkat keemat eakhi, udaa di komesi secaa isotemal dai olume ke yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 6 Pada oses ini sebagian kalo dibuang oleh udaa untuk melakukan keja ada udaa Kalo yang dileaskan selama komesi isotemal: Q ln mr ln mr ln Q asio komesi Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 79

5 Kita lihat bahwa kalo dibeikan selama oses - adalah sama dengan kalo yang dileaskan selama oses - kaena - - Keja yang dilakukan kalo yang dibeikan kalo yang dileaskan mr ln mr ln mr ln dan efisiensi: η keja yang dilakukan kalo yang dibeikan mr ln mr ln Catatan: Efisiensi siklus Eicsson adalah sama dengan efiensi Canot, yaitu: temeatu aling endah temeatu aling tinggi Jika efisiensi geneato adalah η, maka kalo yang diambil dai geneato selama oses - adalah: mc - -η Dalam hal ini: η mr ln mr ln + m C η R ln R ln + C η Siklus Joule Siklus ini tedii dai dua oses tekanan konstan dan dua oses adiabatik Diagam - dan -s ditunjukkan oleh gamba 7 ingkat etama Udaa dianaskan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu, yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 7 Kalo yang dibeikan ke udaa: mc i Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 80

6 Gamba 7 Siklus Joule ingkat kedua Udaa dibiakan beeksansi secaa adiabatik dai ke yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 7 emeatu tuun dai ke Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dileaskan oleh udaa ingkat ketiga Sekaang udaa didinginkan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 7 Kalo yang dileaskan oleh udaa: mc ingkat keemat Udaa sekaang dikomesikan secaa adiabatik dai ke yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 7 emeatu naik dai ke eta ada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dileaskan oleh udaa elihat dai enjelasan di atas bahwa tidak tejadi etukaan kalo selama dua oses adiabatik Petukaan kalo hanya tejadi selama oses tekanan konstan Keja yang dilakukan kalo yang dibeikan kalo yang dileaskan mc mc - dan efisiensi: η keja yang dilakukan kalo yang dibeikan mc m C mc Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 8

7 i Pada eksansi adiabatik -: ii dan untuk komesi adiabatik -, iii atau dan Q dengan memasukkan haga / ada esamaan i, η Q Dai esamaan ii dan iii, dieoleh: Q atau Q - η Catatan : Efisiensi siklus Joule lebih endah dai efisiensi siklus Canot Alasannya adalah bahwa semua kalo tidak disea ada temeatu aling tinggi dan dibuang ada temeatu aling endah Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 8

8 Siklus secaa temodinamik idak eesibel, sebab tidak ada egeneato untuk membeikan temeatu yang konstan selama emanasan dan endinginan ada tekanan konstan Kebalikan siklus Joule disebut dengan siklus Bell-coleman, dan diteakan ada efigeato, dimana udaa digunakan sebagai efigean Siklus Otto Mesin etama yang sukses bekeja dengan siklus ini dibuat oleh A Otto Saat ini, banyak mesin bebahan baka gas, bensin dan minyak lainnya bejalan bedasakan siklus ini Siklus ini dikenal juga sebagai siklus olume konstan, dikaenakan kalo diteima dan dibuang ada olume konstan Siklus Otto ideal tedii dai dua oses olume konstan dan dua oses adiabatik, seeti yang ditunjukkan oleh gamba 8 ingkat etama Gamba 8 Siklus Otto Udaa dieksansikan secaa adiabatik dai temeatu awal ke temeatu seeti ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 8 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dibuang oleh udaa ingkat kedua Udaa didinginkan ada olume konstan dai temeatu ke temeatu seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 8 Kalo yang dibuang oleh udaa selama oses ini : Q mc Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata i 8

9 ingkat ketiga Udaa dikomesikan secaa adiabatik dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 8 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dileaskan oleh udaa ingkat keemat Udaa sekaang dianaskan ada olume konstan dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 8 Kalo yang disea selama oses: Q mc ii elihat bahwa udaa dibawa kembali ke kondisi tekanan, olume dan temeatu awal, sehingga menyudahi satu siklus Keja yang dilakukan kalo yang disea kalo yang dibuang mc - mc Efisiensi ideal atau efisiensi standa udaa: kalo yang disea yang dilakukan keja η iii m C m C m C Untuk oses eksansi adiabatik -: Q Dengan caa yang sama, untuk oses komesi adiabatik: Q Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 8

10 Dai kedua esamaan di atas, kita eoleh: atau masukkan / ke esamaan iii, sehingga dieoleh: η i Catatan: Kita lihat dai esamaan i bahwa efisiensi siklus Otto begantung ada asio komesi Rasio komesi, Volume silinde total Volume celah Volume celah : Volume celah + Volume langkah Volume celah Volume Langkah Hubungan antaa tekanan dan temeatu atau tekanan dan olume bisa dieoleh dai esamaan adiabatik, yaitu: dan atau / Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 8

11 Siklus Diesel Siklus ini ditemukan oleh D Rudolh Diesel ada tahun 89, dengan ide untuk mendaatkan efisiensi temal yang lebih tinggi dengan komesi asio tinggi Ini adalah siklus enting dimana semua mesin diesel bekeja bedasakan siklus ini Dikenal juga sebagai siklus tekanan konstan sebab kalo diteima ada tekanan konstan Siklus diesel ideal tedii dai dua oses adiabatik, sebuah oses tekanan konstan dan sebuah oses olume konstan Poses ini ditunjukkan oleh diagam - dan -s ada gamba 9 Gamba 9 Siklus Diesel aha-taha oses dijelaskan beikut ini ingkat etama Udaa dianaskan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu yang ditunjukkan oleh gafik - ada Gamba 9 Kalo yang dibeikan ke udaa: mc i ingkat kedua Udaa dieksansikan secaa adiabatik dai temeatu ke temeatu seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 9 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dibuang oleh udaa Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 86

12 ingkat ketiga Sekaang udaa didinginkan ada olume konstan dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 9 Kalo yang dileas oleh udaa: mc ii ingkat keemat Udaa dikomesikan secaa adiabatik dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 9 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dibuang oleh udaa elihat bahwa udaa dibawa kembali ke kondisi tekanan, olume dan temeatu awal, sehingga menyudahi satu siklus Keja yang dilakukan kalo yang disea kalo yang dibuang mc - mc Efisiensi ideal atau efisiensi standa udaa: keja yang dilakukan η kalo yang disea m C C C m C m C iii asio komesi: asio cut-off: Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 87

13 asio eksansi: Untuk oses emanasan ada tekanan konstan -: i Dengan caa yang sama, untuk oses komesi adiabatik -: dan oses komesi adiabatik -, i Substitusikan haga ke esamaan i dan, ii dan iii Sekaang substitusikan haga, dan ke esamaan iii, η Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 88

14 Catatan: Efisiensi siklus diesel ideal lebih endah dai siklus Otto untuk asio komesi yang sama Efisiensi siklus diesel meningkat dengan menuunnya cut-off dan mendekati maksimum sama dengan efisiensi siklus Otto jika haga cut-off adalah nol, yaitu Siklus Pembakaan Dual Siklus ini adalah kombinasi dai siklus Otto dan Diesel Siklus ini kadang-kadang disebut siklus semi-diesel, sebab mesin semi-diesel bekeja bedasakan siklus ini Pada siklus ini, kalo disea sebagian ada olume konstan dan sebagian lagi ada tekanan konstan Gamba 0 Siklus Pembakaan Dual Siklus embakaan dual tedii dai dua buah oses adiabatik, dua oses olume konstan dan satu oses tekanan konstan Poses ini ditunjukkan oleh gamba 0 ingkat etama Udaa dianaskan ada tekanan konstan dai temeatu awal ke temeatu yang ditunjukkan oleh gafik - ada Gamba 0 Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 89

15 Kalo yang dibeikan ke udaa: ingkat kedua mc i Udaa dieksansikan secaa adiabatik dai temeatu ke temeatu seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 0 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dibuang oleh udaa ingkat ketiga Sekaang udaa didinginkan ada olume konstan dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 0 Kalo yang dileas oleh udaa: mc ii ingkat keemat Udaa dikomesi secaa adiabatik dai temeatu ke temeatu, seeti yang ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 0 Pada oses ini tidak ada kalo yang disea atau dibuang oleh udaa ingkat kelima Udaa teakhi dianaskan ada olume konstan dai temeatu ke temeatu, seeti ditunjukkan oleh gafik - ada gamba 0 Kalo yang disea oleh udaa : mc iii elihat bahwa udaa dibawa kembali ke kondisi tekanan, olume dan temeatu awal, sehingga menyudahi satu siklus Keja yang dilakukan kalo yang disea kalo yang dibuang mc + mc - mc Efisiensi ideal atau efisiensi standa udaa: keja yang dilakukan η kalo yang disea Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 90

16 i C C C m C m C m C m C m C asio komesi: asio cut-off: asio eksansi atau tekanan: Untuk oses emanasan ada tekanan konstan -: Dengan caa yang sama, untuk oses komesi adiabatik -: i dan oses komesi adiabatik -, Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 9

17 ii Sekaang oses emanasan ada olume konstan -: iii Substitusikan haga ke esamaan dan i, dan Sekaang substitusikan haga,, dan ke esamaan i, ] [ ] [ + η ] [ + ] [ + + Catatan: Untuk siklus Otto,, maka efisiensi siklus: η Otto Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 9

18 Untuk siklus diesel,, maka efisiensi siklus: η diesel Efisiensi siklus embakaan dual lebih besa dai siklus diesel dan lebih kecil dai siklus Otto, untuk asio komesi yang sama Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 9

19 DAFAR PUSAKA Michael J Moan, HN Shaio Fundamentals Of Engineeing hemodynamics, th edition John Wiiley and Son, 99 RS Khumi A et Book of Mechanical echnology, hemal Engineeing S Chand & Comany LD, 99 Abbott MM, HC Van Ness, heoy and oblems of hemodynamics, Schaum s Ouline Seies McGaw-Hill Intenational Book Comany, 98 Asyai Dayus, emodinamika eknik I Uniesitas Dama Pesada Jakata 9