ANALISIS PERFORMANSI MOTOR BAKAR DIESEL SWD 8FG PLTD AYANGAN TAKENGON ACEH TENGAH LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI oleh: Juwairiah Susanti Wikrama NIM. 1005052078 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat- Nya yang telah memberikan pengetahuan, kemampuan, kesehatan dan bimbingan- Nya pada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik, yang berjudul Performansi Motor Bakar Diesel SWD 8FG PLTD Ayangan Takengon Aceh Tengah. Tugas akhir ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah tugas akhir program pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan yang diberikan oleh berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak M.Syahruddin, S.T.,M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Ir. Gidion Sembiring, M.T., selaku Kepala Jurusan Teknik Mesin 3. Ir. Isman Harianda, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Medan 4. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Wali Kelas EN-6C yang telah memberikan motivasi dan nasihat kepada penulis 5. Ir. Silmi M.T., selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah memberikan dukungan serta motivasi dan nasehat yang diberikan kepada penulis. 6. Seluruh Staf Pengajar Politeknik Negeri Medan. 7. Seluruh Pegawai di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi yang telah memberikan pelayanan terbaik dalam akademis ataupun non-akademis. 8. Kedua Orang tua, kakak dan abang serta keluarga besar yang sangat penulis sayangi dan cintai yang telah mengasuh dan membesarkan penulis dengan rasa cinta dan kasih sayang serta memberikan dukungan spiritual maupun material serta hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Kepada sahabat terbaik dan tersayang penulis Rini Novita Harahap yang telah menjaga dan menyayangi penulis serta memberikan dukungan dan motivasi penulis hingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Seluruh rekan-rekan seperjuangan di Kelas EN-6C angkatan 2010. Terima kasih untuk semua kenangan selama kuliah di Politeknik Negeri Medan. 11. Seluruh pegawai dari PLTD Ayangan terutama kepada bapak Edy Hermansyah dan bapak Imam Agus As-Sami yang telah membantu dalam memberikan data yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari masih adanya kekurangan dalam tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Medan, Agustus 2013 Hormat Penulis, Juwairiah Susanti Wikrama NIM: 1005052078
INTISARI Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik, atau yang mengubah energi termal, menjadi energi mekanik. Salah satu penggunaan motor bakar torak adalah pada mesin diesel dipusat pembangkit tenaga listrik. Mesin diesel merupakan mesin yang proses penyalaan bahan bakarnya terbakar sendiri tanpa bantuan alat untuk penyalaan. Proses ini terjadi akibat tekanan yang tinggi, sehingga temperatur dalam ruang bakar naik, kemudian bahan bakar dikabutkan sehingga bahan bakar mudah menyala dengan sendirinya. Adapun yang mempengaruhi performansi mesin ialah tekanan efektif rata-rata, daya indikator, daya poros, konsumsi bahan bakar spesifik, efisiensi thermal, efisiensi mekanis dan efisiensi volumterik. Dari serangkaian perhitungan dan analisis data diperoleh mesin SWD 8FG mempunyai daya indikator sebesar 1999,353 kw, daya poros sebesar 1569,46 kw, konsumsi bahan bakar sebesar 226,08, efisiensi termal 46,14 %, efisiensi mekanis 78,49 % dan efisiensi volumetric 97,35 %. Kata Kunci : Mesin Diesel, Performansi dan Proses Pembakaran
ABSTRAC One type of prime movers that are widely used heat engine, which is a machine that uses thermal energy to mechanical work, or the change of thermal energy, into mechanical energy. One use motor fuel diesel engine piston is at the center of power plants. The diesel engine is an engine that burns fuel ignition process itself without the help of a tool for ignition. This process occurs due to the high pressure, so that the temperature rise in the combustion chamber, then the fuel is atomized so that the combustible fuel by itself. The engine performance is affecting the average effective pressure, power indicator, shaft power, specific fuel consumption, thermal efficiency, mechanical efficiency and efficiency volumterik. From a series of calculations and data analysis engine has a power indicator 8FG SWD at 1999.353 kw, amounting to 1569.46 kw shaft power, fuel consumption was 226.08 g / kw-hr, 46.14% thermal efficiency, mechanical efficiency 78, 49% and 97.35% volumetric efficiency. Keywords: Diesel Engine, Performance and Combustion Process
DAFTAR ISI LEMBAR SPESIFIKASI TUGAS AKHIR LEMBAR PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR KATA PENGANTAR... i ABSTRACT... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 2 D. Manfaat Tugas Akhir... 2 E. Sistematika Penulisan Tugas Akhir... 2 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Pengertian Mesin Diesel... 4 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel... 5 2.2.1 Proses Kerja Mesin Diesel... 6 2.2.2 Proses Kerja Mesin 4 Langkah... 7 2.3 Proses Pembakaran... 11 2.3.1 Proses Pembakaran... 11 2.3.2 Derajat Pengabutan... 12 2.4 Diagram P-V-Ideal (Teoritis)... 12 2.5 Diagram P-V-Indikator (Aktual)... 16 2.6 Parameter Performansi Mesin... 16
2.6.1 Tekanan Efektif Rata-Rata... 16 2.6.2 Daya Indikator... 17 2.6.3 Daya Poros... 17 2.6.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik... 17 2.6.5 Efisiensi Termal... 18 2.6.6 Efisiensi Mekanis... 18 2.6.7 Efisiensi Volumetrik... 19 2.6.8 Spesifikasi Mesin SWD 8FG... 20 BAB III ANALISA TERMODINAMIKA DAN PRESTASI MESIN DIESEL SWD 8FG... 21 3.1 Analisa Termodinamika... 21 3.2 Performansi Mesin... 26 BAB IV SIMPULAN DAN SARAN... 29 A. Simpulan... 29 B. Saran... 29 DAFTAR PUSTAKA... 30 LAMPIRAN... 31
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor 4 Langkah... 8 Gambar 2.2. Diagram P-V-Ideal (Teoritis)... 13 Gambar 2.3. Diagram P-V-Indikator (Aktual)... 16
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah... 10
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran. Spesifikasi Mesin SWD 8FG... 31 Lampiran. Spesifikasi Mesin SWD 8FG... 32
DAFTAR NOTASI r c = rasio kompresi R = konstanta gas (kj/kg-k) atau (ft-lbf/lbm- o R) atau (BTU/lbm- o R) C p = panas spesifik pada tekanan konstan (kj/kg-k) atau (BTU/lbm- o R) C v = panas spesifik pada volume konstan (kj/kg-k) atau (BTU/lbm- o R) V d = volume langkah (cc) stsu (L) atau (in. 3 ) V c = volume sisa (cc) stsu (L) atau (in. 3 ) m m m a m f = massa campuran bahan bakar dan udara (kg) atau (lbm) = massa udara (kg) atau (lbm) = massa bahan bakar (kg) atau (lbm) ρ a = massa jenis udara (kg/m 3 ) atau (lbm/ft 3 ) Q HV η c mep Ẇ i N n Ẇ b sfc η th η m η v W ṁ f Xr = nilai kalor bahan bakar (kj/kg) atau (BTU/lbm) =efesiensi pembakaran = tekanan efektif rata-rat (kpa) atau (atm) atau (psi) = daya indikasi (kw) atau (hp) = kecepatan mesin (RPM) = jumlah putaran dalam satu siklus = daya poros (kw) atau (hp) = konsumsi bahan bakar spesifik (gr/kw-h) = efisiensi termal = efisiensi mekanis = efisiensi volumterik = kerja nett (kj) = laju aliran rata-rata bahan bakar (kg/sec) = residu gas buang