G
ambar 3.2 :Diagram P-V siklus gabungan dengan menggunakan turbocharger dan intercooler.
Keterangan : 9 -1 = langkah isap tekanan konstan
1 – 2 = langkah kompresi isentropik 2 – 3a = proses pembakaran pada volume konstan
3a – 3 = proses pembakaran pada tekanan konstan 3 – 4 = langkah ekspansi isentropik
4 – 5a = ekspansi pada pipa gas buang 5a – 5 – 7 – 8 = energi yang berguna pada turbin
10 – 6 – 7 – 8 = energi maksimum yang mampu menggerakkan turbin 4 – 1 = langkah buang
3.6.1 Laju Aliran Gas Buang Masuk Turbin
3600
. a
i i
c s
eg
m L
N F
m ∆
+ =
µ . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.3 hal.238
Dimana m
eg
= laju aliran massa gas buang masuk turbin turbocharger kgdet µ = Koefisien molar gas perubahan molar gas
= ∆
sc
Koefisien udara pembilasan Untuk mesin dengan turbocharger koefisien udara pembilasan nilainya 0,06 ~
0,2, dalam kajian studi ini diambil koefisien udara pembilasan senilai 0,15. F
i
= Konsumsi bahan bakar indikator ghp-hr . . . . . . . lit.3 hal 205 Untuk mekanisme turbocharger F
i
= 125 – 150 gbhp – hr Dalam hal ini dipilih 133 gbhp – hr
Universitas Sumatera Utara
N
i
= Daya indikator L’ = Jumlah udara aktual yang dibutuhkan
m
a
= berat molekul udara sebesar 28,95 kg mole pada analisa termodinamika ini bahan bakar yang digunakan yaitu :
C
13
H
28
medium diesel oil Bilangan molekul ;
C = 12 H = 1
Persentase :
7826 ,
84 100
184 156
= =
x C
21739 ,
15 100
184 28
= =
x H
persentase kandungan: O
2
= 21 N
2
= 79 Dimana secara teoritis udara yang dibutuhkan untuk pembakaran bahan bakar 1 kg.
ditentukan dari rumus:
− +
= 32
4 12
21 ,
1 o
h c
l
o
lit.3 hal 37
− +
= 32
4 1521739
, 12
847826 ,
21 ,
1
o
l
0380434 ,
070652 ,
21 ,
1 +
=
o
l kg
mole l
o
5175 ,
=
Universitas Sumatera Utara
sedangkan jumlah udara aktual yang dibutuhkan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar sangat dipengaruhi oleh adanya faktor kelebihan udara excess air coefficient. Kebanyakan
mesin membutuhkan udara lebih banyak dari yang disarankan secara teoritis. Kebutuhan udara aktual sebagai berikut:
o
l L
. =
α molekg . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.3.hal 38
L’ = 2. 0,5175 molekg L’ = 1,035 molekg
Pembakaran dari 1 kg bahan bakar akan menghasilkan : Karbon dioksida Mco
2
=
kg mole
c 070652
, 12
847826 ,
12 =
=
Uap air MH
2
O =
kg mole
h 07608
, 2
1521739 ,
2 =
=
Oksigen MO
2
= 0,21 α – 1 L’
o
= 0,21 2 – 1 0,5175 = 0,1086 molekg
Nitrogen MN
2
= 0,79 α L’
o
= 0,79. 2.0,5175 = 0,8176 molekg
Sehingga total dari pembakaran, yaitu: M
g
= Mco
2
+ MH
2
O + MO
2
+ MN
2
M
g
= 0,07065 + 0,07608 + 0,1086 + 0,8176 M
g
= 1,0729 molekg Dimana koefisien perubahan molarnya:
Universitas Sumatera Utara
L M
g
= µ
kg mole
kg mole
035 ,
1 0729
, 1
= µ
= 036 ,
1
µ Hubungan daya indikator dengan konsumsi bahan bakar indikator yaitu:
i h
i
N F
F =
atau
b h
N F
F =
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.3 hal 63 Dimana :
F
h
= konsumsi bahan bakar indikator spesifik kghr F
i
= konsumsi bahan bakar indikator kghp- hr N
i
= daya indikator Hp N
b
= daya efektif Hp Sehingga,
e h
FN F
= =
h
F 0,133kghp-hr 5626,739 hp
=
h
F 744,643 kghr
Sehingga laju aliran massa masuk turbin adalah ;
3600
. a
i i
c s
eg
m L
N F
m ∆
+ =
µ
3600 95
, 28
036 ,
1 643
, 744
15 ,
0366 ,
1
.
mole kg
x kg
mole x
hr kg
m
eg
+ =
=
. eg
m 6,426 kgdet
Universitas Sumatera Utara
3.6.2 Laju Aliran Udara Melalui Kompresor
