GAS TURBINE

            Turbin gas adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari arus gas pembakaran. Dia memiliki kompresor naik ke-atas dipasangkan dengan turbin turun ke-bawah, dan sebuah bilik pembakaran di-tengahnya.Energi ditambahkan di arus gas di pembakar, di mana udara dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan. Pembakaran meningkatkan suhu, kecepatan dan volume dari aliran gas. Kemudian diarahkan melalui sebuah penyebar (nozzle) melalui baling-baling turbin, memutar turbin dan mentenagai kompresor.Energi diambil dari bentuk tenaga shaft, udara terkompresi dan dorongan, dalam segala kombinasi, dan digunakan untuk mentenagai pesawat terbang, kereta, kapal, generator, dan bahkan tank.

Teori operasi

Turbin gas dijelaskan secara termodinamika oleh Siklus Brayton, di mana udara dikompresi isentropic sekutu, pembakaran terjadi pada tekanan konstan, dan ekspansi terjadi di turbin isentropically kembali untuk tekanan awal.

Dalam prakteknya, gesekan dan turbulensi menyebabkan:

1. Isentropic non-kompresi: untuk suatu tekanan secara keseluruhan rasio, suhu pengiriman kompresor lebih tinggi dari ideal.
2. Non-isentropic ekspansi: walaupun penurunan suhu turbin yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor tidak terpengaruh, tekanan terkait rasio lebih besar, yang mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.
3. Tekanan kerugian dalam asupan udara, combustor dan knalpot: mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.

Brayton siklus

         Seperti semua siklus mesin panas s, suhu pembakaran yang lebih tinggi berarti lebih besar efisiensi. Faktor pembatas adalah kemampuan baja, nikel, keramik, atau materi lain yang membentuk mesin untuk menahan panas dan tekanan. Teknik cukup masuk ke bagian turbin menjaga dingin. Kebanyakan turbin juga mencoba untuk memulihkan knalpot panas, yang sebaliknya adalah energi terbuang. Recuperator s adalah heat exchanger s yang lulus knalpot panas ke udara terkompresi, sebelum pembakaran. Gabungan siklus desain lulus limbah panas ke uap turbin sistem. Dan gabungan panas dan kekuasaan (co-generation) menggunakan limbah panas untuk produksi air panas.

         Mekanis, turbin gas dapat kurang kompleks daripada pembakaran piston mesin. Sederhana turbin mungkin memiliki satu bergerak bagian: poros / kompresor / turbin / alternatif rotor perakitan (lihat gambar di atas), belum termasuk sistem bahan bakar. Namun, manufaktur presisi yang diperlukan untuk komponen dan paduan tahan temperatur yang diperlukan untuk efisiensi yang tinggi sering membuat pembangunan turbin sederhana lebih rumit daripada mesin piston.

Lebih canggih turbin (seperti yang ditemukan di zaman modern mesin jet) dapat memiliki beberapa shaft (kelos), ratusan turbin baling, bergerak stator blades, dan sistem yang luas kompleks pipa, combustors dan penukar panas.

            Sebagai aturan umum, semakin kecil mesin semakin tinggi tingkat perputaran poros (s) yang diperlukan untuk mempertahankan kecepatan tertinggi. Kecepatan sudu turbin menentukan tekanan maksimum yang dapat diperoleh, hal ini menghasilkan daya maksimum yang mungkin tergantung pada ukuran mesin. Mesin jet s beroperasi sekitar 10.000 rpm dan mikro turbin s sekitar 100.000 rpm.

Thrust bantalan s dan jurnal bantalan adalah bagian penting dari desain. Secara tradisional, mereka telah hidrodinamik minyak bantalan, atau minyak-cooled bola bantalan s. Bantalan ini sedang dikalahkan oleh foil bantalan s, yang telah berhasil digunakan dalam turbin mikro dan unit daya tambahan s.

Jenis-jenis Turbin

·     Mungkin anda pernah mendengar tentang steam turbine. Hampir kebanyakan pembangkit atau power plant menggunakan batubara, gas alam, minyak atau reaktor nuklir untuk memproduksi uap / steam. Uap tersebut akan dialirkan melalui turbin bertingkat dengan ukuran yang sangat besar dan dengan desain yang rumit, untuk memutar poros output turbin dimana poros inilah yang biasa digunakan untuk memutar generator pembangkit.

·    Turbin air digunakan PLTA dengan menggunakan prinsip yang hampir sama dengan turbin uap untuk membangkitkan listrik. Turbin air secara desain atau bentuk berbeda dengan apa yang terlihat pada turbin uap, dikarenakan fluida kerja yang berupa air ini memiliki densitas yang lebih besar ( bergerak lebih lambat ) dibandingkan uap, namun secara prinsip kerja adalah sama.

·     Sedangkan turbin angin menggunakan angin sebagai tenaga penggeraknya. Nah, kalo turbin yang satu ini sama sekali berbeda dengan kedua turbin di atas karena angin yang digunakan angin alam yang bergerak sangat lambat, ringan , namun sekali lagi turbin angin juga menggunakan prinsip yang sama.

Di dalam turbin gas, gas bertekanan tinggi memutar turbin. Pada mesin turbin gas modern sekarang ini , mesin itu bisa memproduksi gas bertekanan sendiri dengan membakar bahan seperti propana, natural gas, kerosene atau bahan bakar jet. Panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebuat akan mengembangkan udara sehingga udara panas dengan kecepatan sangata tinggi ini mampu memutarkan turbin.

 gambar bagian-bagian Turbin :

Read more »

Mesin 4 dan 6 silinder

          Mungkin anda sudah sering mendengar tentang mesin dengan 4 silinder dan 6 silinder. Kebanyakan mobil dengan ukuran kecil menggunakan mesin 4 silinder sedangkan mobil berukuran besar kebanyakan menggunakan 6 silinder. Apa perbedaan antara keduanya?

          Mesin bakar 4 silinder dan 6 silinder memiliki serangkaian proses yang menyebabkan bensin mengalami pembakaran dan di konversi (diubah) ke daya dorong, perbedaannya adalah mesin 6 silinder menghasilkan tenaga yang lebih besar karena adanya dua silinder ekstra.

Variasi silinder dalam mesin

               

               Dalam operasi mesin bensin, piston bergerak turun dalam silinder, membuat intake valves membuka. Intake valves membiarkan bahan bakar dan udara memasuki silinder, sambil piston bergerak naik meningkatkan kompresi dalam silinder. Busi kemudian menyala dan meledakkan gas berisi bahan bakar dan udara bertekanan tinggi. Gerakkan naik piston setelah itu membuka outlet valve untuk membersihkan silinder. Timing dari gerakan piston berurutan sehingga disaat yang satu naik maka yang lain turun. Piston terhubung dengan rocker arms yang memutar crankshaft. Crankshaft menggerakkan roda, sehingga bahan bakar terkonversi menjadi energi gerak.

 Mesin 4 silinder

Mesin 6 silinder adalah standar untuk mobil menumpang, van, dan suv kecil ke sedang. Beberapa dari mobil tersebut juga menawarkan alternatif mesin 8 silinder. Mobil 8 silinder biasanya digunakan oleh kendaraan yang memiliki beban berat atau sering digunakan untuk menarik kendaraan lain.

mesin 6 silinder segaris (i-6) pada GE 300 tahun 1995

Walaupun mesin dengan jumlah silinder lebih banyak itu lebih bertenaga, tapi ada beberapa pengecualian apabila anda membandingkan dengan mesin berteknologi modern seperti sekarang. Kecanggihan teknologi dapat membuat mesin 4 silinder lebih kuat dari mesin 6 silinder dengan teknologi yang lebih lama. Dan mesin dengan 8 silinder jaman sekarang dapat lebih irit atau sama dengan mesin 6 silinder dengan teknologi yang lebih lama.

 

mesin 4 silinder segaris dilengkapi dengan supercharger pada e200 kompressor

Ada beberapa kelebihan dan kekurangan mesin 6 silinder dibandingkan dengan mesin 4 silinder antara lain:

Kelebihan:

1. Memiliki deru mesin yang bagus sehingga enak didengar pada saat menggunakan knalpot racing
2. Memiliki tenaga yang seakan tidak ada habisnya untuk di genjot di jalan tol
3. Dapat melahap tanjakan jauh lebih baik 

Kekurangan:

1. Pajak kendaraan yang lebih mahal
2. Konsumsi bahan bakar yang lebih boros (untuk mesin dengan tahun yang sama)
3. Parts kendaraan yang lebih mahal, karena lebih banyak parts dibandingkan dengan 4 silinder

              Ada beberapa pertimbangan yang anda harus lakukan untuk memilih mesin jenis mana yang pantas untuk anda. Mesin yang lebih kecil akan menjadikan ongkos perawatan dan memiliki konsumsi yang lebih irit. Kekurangan nya adalah tenaga yang dirasa kurang bagi anda yang sering melewati jalan tol dan tanjakan.

Lalu apakah anda pernah mendengar mesin 5 silinder?

              Mesin 5 silinder memiliki tenaga yang lebih besar dibandingkan dengan 4 silinder dan lebih ekonomis dibandingkan dengan mesin 6 silinder baik dari segi perawatan maupun konsumsi bahan bakarnya. Mesin 5 silinder digunakan oleh volvo 850 sebagai mobil rakitan pertama bersilinder 5 segaris (inline 5). Sedangkan kerugian dari mesin 5 silinder adalah adanya getaran yang lebih besar dibandingkan mesin 6 silinder pada putaran mesin tertentu.

mesin 5 silinder turbo diesel pada C270 yang memiliki tenaga besar dan irit

Read more »

Busi

            Busi (dari bahasa Belanda bougie) adalah suatu suku cadang yang dipasang pada mesin pembakaran dalam dengan ujung elektroda pada ruang bakar. Busi dipasang untuk membakar bensin yang telah dikompres oleh piston. Percikan busi berupa percikan elektrik. Pada bagian tengah busi terdapat elektroda yang dihubungkan dengan kabel ke koil pengapian (ignition coil) di luar busi, dan dengan ground pada bagian bawah busi, membentuk suatu celah percikan di dalam silinder. Hak paten untuk busi diberikan secara terpisah kepada Nikola Tesla, Richard Simms, dan Robert Bosch. Karl Benz juga merupakan salah satu yang dianggap sebagai perancang busi.

             Mesin pembakaran internal dapat dibagi menjadi mesin dengan percikan, yang memerlukan busi untuk memercikkan campuran antara bensin dan udara, dan mesin kompresi (mesin Diesel), yang tanpa percikan, mengkompresi campuran bensin dan udara sampai terjadi percikan dengan sendirinya (jadi tidak memerlukan busi).

BAGIAN-BAGIAN BUSI :

CARA KERJA BUSI :

              Busi tersambung ke tegangan yang besarnya ribuan Volt yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil). Tegangan listrik dari koil pengapian menghasilkan beda tegangan antara elektroda di bagian tengah busi dengan yang di bagian samping. Arus tidak dapat mengalir karena bensin dan udara yang ada di celah merupakan isolator, namun semakin besar beda tegangan, struktur gas di antara kedua elektroda tersebut berubah. Pada saat tegangan melebihi kekuatan dielektrik daripada gas yang ada, gas-gas tersebut mengalami proses ionisasi dan yang tadinya bersifat insulator, berubah menjadi konduktor.

              Setelah ini terjadi, arus elektron dapat mengalir, dan dengan mengalirnya elektron, suhu di celah percikan busi naik drastis, sampai 60.000 K. Suhu yang sangat tinggi ini membuat gas yang terionisasi untuk memuai dengan cepat, seperti ledakan kecil. Inilah percikan busi, yang pada prinsipnya mirip dengan halilintar atau petir mini.

Read more »

MOTOR BAKAR BENSIN

Motor Bensin

            Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakanya dengan motor diesel .

Busi berfungsi untuk membakar campuran udara-bensin yang telah dimampatkan dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Karena itu motor bensin dinamai  dengan spark ignitions. Sedangkan karburator adalah tempat bercampurnya udara dan bensin. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi.

Motor diesel tipe penyalaannya yaitu dengan kompresi, dimana pada langkah hisap hanya udara yang dimasukkan kedalam ruang bakar dan pada sesaat menjelang langkah kompresi berakhir bahan bakar disemprotkan dan dengan tekanan dan temperatur yang tinggi terjadilah pembakaran. Dalam perkembangannya kedua motor bakar ini sangat banyak digunakan baikitu dikendaraan maupun di aparatus yang lain.

Siklus Otto(ideal) pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan panas pada volume konstan.

 

Keterangan grafik

• 0 – 1 Proses pengisapan udara dan pemasukan bahan bakar dari luar.

• 1 – 2 Kompresi (Proses Isentropik)

• 2 – 3 Pemasukan Kalor (Terjadi Pada Tekanan Konstan)

• 3 – 4 Kerja (Diangap proses Isentropik)

• 4 – 1 Pengeluaran Kalor pada Volume Konstan).

Daya Poros

Daya poros didefinisikan sebagai momen putar dikalikan dengan kecepatan putar poros engkol.

Daya poros diketahui dari pengukuran, dinamometer-brake digunakan untuk mengukur momen putar dan tachometer untuk mengukur putaran poros engkol.

Tekanan Efektif Rata – rata

Tekanan efektif rata – rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap torak sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus.

Efisiensi Termal

Efisiensi termal menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu.

Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran udara sebenarnya terhadap laju aliran ideal.Pemakaian bahan bakar dinyatakan dalam kg/jam, misalkan pemakaian 50cc bahan bakar setiap detik maka jumlah bahan bakar yang dipakai dalam kg/jam adalah :

 

Pemakaian bahan  bakar spesifik

Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam untuk menghasilkan setiap kW daya motor.

Perbandingan Bahan Bakar-Udara

Untuk menentukan perbandingan – perbandingan bahan bakar-udara digunakan persamaan :

Laju Air Pendingin

Alat ukur ini digunakan untuk mengukur volume aliran air yang masuk radiator, maka debit aliran air dapat ditentukan :

 

Prinsip keseimbangan energi digunakan untuk mengetahui energi dalam bentuk panas yang digunakan secara efektif pada suatu sistem. Skema keseimbangan energi seperti gambar dibawah ini :

Read more »